ES2882823T3 - Hormigón con bajo contenido en clínker - Google Patents

Abstract

Composición de hormigón húmedo, que comprende de 140 a 220 l/m3 de agua eficaz en asociación con: - por lo menos el 10% de la premezcla aglutinante seca que comprende, en proporciones en masa: - Clínker Portland que presenta una superficie específica Blaine comprendida entre 5500 y 8000 cm2/g, correspondiendo la cantidad mínima de dicho clínker en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla al valor determinado según la fórmula (I) siguiente: **(Ver fórmula)** en la que SSBk es la superficie específica Blaine del clínker expresada en cm2/g; - unas cenizas volantes; - por lo menos un sulfato alcalino, siendo la cantidad de sulfato alcalino tal que la cantidad de Na2O equivalente en la premezcla es superior o igual al 5% en porcentaje en masa con respecto a la masa de cenizas volantes; - por lo menos una fuente de SO3, en una cantidad tal que la cantidad de SO3 en la premezcla es superior o igual al 2% en porcentaje en masa con respecto a la masa de clínker Portland; - unos materiales complementarios que presentan un Dv90 inferior o igual a 200 μm seleccionados de entre los polvos de piedra caliza; siendo la cantidad de clínker + la cantidad de cenizas volantes superior o igual al 75%, preferentemente al 78%, en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla; siendo la cantidad total de clínker en la premezcla estrictamente inferior al 60% en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla. - hasta el 90% de los granulados; estando los porcentajes en masa en premezcla y en granulado expresados con respecto a la masa total seca de la composición.

Description

DESCRIPCIÓN

Hormigón con bajo contenido en clínker

Campo de la invención

La invención se refiere a una composición de hormigón húmedo con bajo contenido en clínker.

Antecedentes tecnológicos

En el campo de los hormigones estructurales habituales, en particular de los hormigones de tipo C25/30 (es decir, cuya resistencia característica a la compresión 28 días después del amasado, medida en cilindro de 16x32 cm es de por lo menos 25 MPa, y medida en cubo de 15x15 cm es de por lo menos 30 MPa según la norma EN 206-1), o en el caso de los hormigones de tipo C20/25 (cuya resistencia característica a la compresión 28 días después del amasado, medida en cilindro de 16x32 cm es de por lo menos 20 MPa, y medida en cubo de 15x15 cm es de por lo menos 25 MPa según la norma EN 206-1) se ha constatado que la cantidad de cemento es normalmente de 260 a 360 kg por m3 de hormigón. Las normas europeas actuales no prevén de hecho ninguna tasa de cemento inferior a 260 kg/m3 para los hormigones estructurales comunes.

Ahora bien, los procedimientos de fabricación del cemento, y más particularmente de su constituyente primordial, el clínker, son el origen de fuertes emisiones de dióxido de carbono. La producción de granos de clínker supone en efecto:

a) el precalentamiento y la descarbonatación de la harina cruda que se obtiene mediante trituración de las materias primas, que son en particular la piedra caliza y la arcilla; y

b) la cocción o la clinkerización de la harina a una temperatura de 1450-1550°C, seguida por un enfriamiento brusco.

Estas dos etapas son productoras de CO2, por un lado como producto directo de la descarbonatación y por otro lado, como producto secundario de la combustión que se realiza en la etapa de cocción para proporcionar el aumento de temperatura.

La tasa de emisión alcanza aproximadamente 560 kg de CO2 por tonelada de aglutinante, para un aglutinante utilizado habitualmente para la fabricación de un hormigón C25/30, que contiene el 65% de clínker (sobre una base de 850 kg de CO2 emitidos como media por tonelada de clínker).

Ahora bien, las fuertes emisiones de dióxido de carbono en los procedimientos habituales de producción de composiciones cementosas y de hormigón constituyen un problema medioambiental principal, y, en el contexto actual, están sujetas a elevadas penalizaciones en el plano económico.

Por lo tanto, existe una gran necesidad de una composición que permita producir hormigón con unas emisiones asociadas de dióxido de carbono reducidas, presentando dicho hormigón unas propiedades mecánicas satisfactorias y en particular un hormigón del tipo C20/25 o C25/30.

Ventajosamente, el hormigón según la invención presenta una media aritmética de las resistencias a la compresión superior o igual a 6 MPa, preferentemente superior o igual a 7 MPa, a 20°C 24 h después del amasado, realizándose la medición según la norma EN 12390-3 en muestras cilíndricas, conservadas según la norma EN 12390-2 a 20°C ± 2°C y humedad relativa superior al 95%.

Ventajosamente, las propiedades reológicas del hormigón húmedo son satisfactorias y permiten una buena trabajabilidad, es decir que la consistencia de la mezcla amasada es adecuada para permitir una manipulación fácil, incluso 2 horas después del amasado.

El documento EP 990 627 describe la preparación de hormigón que presenta unas propiedades de contracción mejoradas a partir de una mezcla aglutinante que comprende entre el 10 y el 20% en peso de esquisto calcinado que tiene una superficie específica superior a 6000 cm2/g, entre el 20 y el 50% en peso de clínker Portland que tiene una superficie específica Blaine de entre 2700 y 4500 cm2/g, entre el 15 y el 30% en peso de cenizas volantes, entre el 15 y el 30% en peso de anhidrita, hasta el 3% en peso de un superplastificante y hasta el 2% en peso de un sulfato alcalino.

Resumen de la invención

La invención tiene por lo tanto por objeto una composición de hormigón húmedo según las reivindicaciones 1 a 5, que comprende una premezcla de aglutinante seco que comprende, en proporciones en masa:

- clínker Portland que presenta una superficie específica Blaine comprendida entre 5500 y 8000 cm2/g, determinándose la cantidad mínima de dicho clínker en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla según la fórmula (I) siguiente:

Fórmula (I) en la que SSB^k es la superficie específica Blaine del clínker expresada en cm²/g;

- unas cenizas volantes;

- por lo menos un sulfato alcalino, siendo la cantidad de sulfato alcalino tal que la cantidad de Na²O equivalente en la premezcla es superior o igual al 5% en porcentaje en masa con respecto a la masa de cenizas volantes;

- por lo menos una fuente de SO³ , en una cantidad tal que la cantidad de SO³ en la premezcla es superior o igual al 2% en porcentaje en masa con respecto a la masa de clínker Portland;

- unos materiales complementarios que presentan un Dv90 inferior o igual a 200 ^m seleccionados de entre los polvos de piedra caliza;

siendo la cantidad de clínker la cantidad de cenizas volantes superior o igual al 75%, preferentemente al 78%, en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla;

siendo la cantidad total de clínker en la premezcla estrictamente inferior al 60% en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla.

Preferentemente, la premezcla comprende además por lo menos una fuente de calcio.

Preferentemente, el sulfato alcalino de la premezcla se selecciona de entre el sulfato de sodio, el sulfato de potasio, el sulfato de litio y sus mezclas. Preferentemente, el sulfato alcalino de la premezcla es el sulfato de sodio. Preferentemente, la fuente de calcio de la premezcla se selecciona de entre las sales de calcio y sus mezclas. Según un modo de realización, la premezcla comprende asimismo entre el 0,05 y el 1,5%, preferentemente entre el 0,1 y el 0,8% en porcentaje en masa, de un agente fluidificante, preferentemente de tipo policarboxilato.

Los materiales complementarios representan una carga inerte.

Según un modo de realización de la invención, la premezcla comprende además un acelerador y/o un agente portador de aire y/o un agente viscosante y/o un retardador y/o un inertizante de arcillas y/o un fluidificante, o sus mezclas.

Se describe asimismo una mezcla aglutinante seca que comprende, en proporciones en masa con respecto a la masa total de la mezcla:

- por lo menos el 10% de la premezcla mencionada anteriormente; y

- hasta el 90% de granulados.

Según un modo de realización, los granulados comprenden arena y gravilla, estando la relación en masa entre la cantidad de arena y la cantidad de gravilla comprendida entre 1,5/1 y 1/1,8, preferentemente entre 1,25/1 y 1/1,4, más particularmente entre 1,2/1 y 1/1,2.

Según un modo de realización, los granulados comprenden arena y gravilla, estando la relación en masa entre la cantidad de arena y la cantidad de gravilla comprendida entre 1,5/1 y 1/1,8, preferentemente entre 1,25/1 y 1/1,4, más particularmente entre 1,2/1 y 1/1,2.

En la composición de hormigón húmedo según la invención, la cantidad de agua eficaz utilizada varía entre 140 y 200 l/m³ , preferentemente entre 150 y 180 l/m³ (véase EN 206-1 párrafo 3.1.30).

Según un modo de realización, la composición de hormigón húmedo según la invención es un hormigón con umbral.

Según un modo de realización, la composición de hormigón húmedo según la invención presenta una media aritmética de las resistencias a la compresión superior o igual a 6 MPa, a 20°C, 24 horas después del amasado.

Según otro modo de realización, la composición de hormigón húmedo según la invención presenta una resistencia característica a la compresión superior o igual a 25 MPa, 28 días después del amasado.

Según un segundo modo de realización, la composición de hormigón húmedo según la invención presenta una resistencia característica a la compresión superior o igual a 20 MPa, 28 días después del amasado. Según un tercer modo de realización, la composición de hormigón húmedo según la invención presenta una media aritmética de las resistencias a la compresión superior o igual a 25 MPa, a 20°C, 28 días después del amasado.

Según un cuarto modo de realización, la composición de hormigón húmedo según la invención presenta una media aritmética de las resistencias a la compresión superior o igual a 30 MPa, a 20°C, 28 días después del amasado. Según un modo de realización, la composición de hormigón húmedo según la invención presenta un esparcido comprendido entre 180 y 270 mm, preferentemente entre 215 y 235 mm, a partir del cono de la norma ASTM C230, tras una duración de 1 minuto y 45 segundos, incluidos 30 segundos en presencia de vibraciones de 50 Hz de frecuencia y 0,5 mm de amplitud.

Según un modo de realización de la composición de hormigón húmedo según la invención, el asentamiento con el cono de Abrams (o valor de slump) está comprendido entre 0 y 250 mm, preferentemente entre 100 y 240 mm. La invención tiene asimismo por objeto un objeto de hormigón endurecido de la composición mencionada anteriormente.

La invención tiene asimismo por objeto un procedimiento de preparación de una composición de hormigón, siendo el procedimiento tal como se define en la reivindicación 7.

Según una variante del procedimiento de preparación de una composición de hormigón húmedo según la invención, el amasado se realiza además en presencia de sulfato de calcio.

Se describe asimismo un procedimiento de preparación de una composición de hormigón húmedo que comprende una etapa de amasado de:

- clínker Portland con una superficie específica Blaine comprendida entre 4500 y 9500 cm2/g, preferentemente entre 5500 y 8000 cm2/g, determinándose la cantidad mínima de dicho clínker en kg/m3 según la fórmula (II) siguiente:

Fórmula (II) en la que SSB^k es la superficie específica Blaine del clínker expresada en cm²/g,

E^ef es la cantidad de agua eficaz en l/m³ ;

- unas cenizas volantes;

- por lo menos un sulfato alcalino, siendo la cantidad de sulfato alcalino tal que la cantidad de Na²O equivalente en el aglutinante es superior o igual al 5% en porcentaje en masa con respecto a la masa de cenizas volantes;

- por lo menos una fuente de SO³ , en una cantidad tal que la cantidad de SO³ en el aglutinante es superior o igual al 2% en porcentaje en masa con respecto a la masa de clínker Portland;

- unos materiales complementarios, que presentan un Dv90 inferior o igual a 200 pm seleccionados de entre los polvos de piedra caliza, los esquistos calcinados, los metacaolines, los rellenos silíceos, los polvos de sílice, las puzolanas, las lechadas, las cenizas volantes y sus mezclas, cuya cantidad mínima en kg/m³ se determina según la fórmula (III) siguiente:

la suma de (cantidad de material complementario) (cantidad de cenizas volantes)

(cantidad de clínker) (cantidad de sulfato alcalino) (cantidad de fuente de SO³)

sea superior o igual a 220 kg/m³ de hormigón

Fórmula (III) - entre 1500 y 2200 kg/m3, preferentemente entre 1700 y 2000 kg/m3 de granulados;

- un agente fluidificante;

- eventualmente un acelerador y/o un agente portador de aire y/o un agente viscosante y/o un retardador y/o un inertizante de arcillas; con

- entre 140 y220 l/m 3 de agua eficaz,

siendo la cantidad total de clínker en el hormigón húmedo inferior o igual a 200 kg/m3;

siendo la cantidad de clínker la cantidad de cenizas volantes superior o igual a 240 kg/m3.

El clínker y/o las cenizas volantes y/o los materiales complementarios son tales como los definidos anteriormente con relación a la premezcla.

La cantidad de agua eficaz utilizada varía entre 140 y 200 l/m3, preferentemente entre 150 y 180 l/m3

La invención tiene asimismo por objeto un procedimiento de preparación de un hormigón húmedo colado, que comprende la etapa siguiente:

- colar una composición de hormigón húmedo tal como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 0 de una composición de hormigón húmedo obtenida según el procedimiento de la reivindicación 7.

La invención tiene asimismo por objeto un procedimiento de fabricación de un objeto de hormigón, que comprende la etapa siguiente:

- endurecer una composición de hormigón húmedo tal como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 o una composición de hormigón húmedo colada tal como se define en la reivindicación 8 o una composición de hormigón húmedo obtenida según el procedimiento de la reivindicación 7.

La invención tiene asimismo por objeto la utilización de por lo menos un sulfato alcalino y de eventualmente por lo menos una fuente de calcio para activar las cenizas volantes en una composición de hormigón húmedo según la invención o en uno de los procedimientos según la invención.

La invención permite responder a la necesidad de reducción de las emisiones de CO2 hasta ahora insatisfecha por los hormigones conocidos. En efecto, la cantidad de cemento (y en particular de clínker) utilizada en el marco de la presente invención es inferior a la que es necesaria tradicionalmente. Más precisamente, la emisión de CO2 inducida se puede reducir del orden de entre 50 y 60% conduciendo al mismo tiempo a unos hormigones de tipo C25/30 o C20/25. Por otro lado, la reología de las composiciones de hormigón húmedo sigue siendo del mismo orden que el de las composiciones de hormigón habituales. Además, la invención permite, a pesar de una tasa de clínker muy baja, conservar unas resistencias a edad temprana del mismo orden de magnitud que las obtenidas con una formulación que tiene una tasa habitual de clínker.

El hormigón obtenido según la invención presenta asimismo las ventajas siguientes:

- el coste de las premezclas aglutinantes secas según la invención puede ser normalmente inferior entre el 7 y el 10% al coste de las premezclas aglutinantes secas utilizadas para preparar un hormigón C25/30 o C20/25 habitual.

Los diferentes objetivos y ventajas y modos de realización particulares de la invención se obtienen gracias a una optimización a fondo del conjunto de los parámetros de formulación, y en particular gracias a:

- una optimización del apilamiento de los granos de los diferentes materiales (que permite minimizar la cantidad de agua para un comportamiento reológico determinado);

- la optimización de la topología de la mezcla, es decir la multiplicación y la homogeneidad en el espacio de las interfaces de adhesión entre partículas de arena y/o granulados mediante unos "puntos de cola" de hidratos de cemento (en particular a través de la utilización de granos de clínker aproximadamente 10 veces más finos que los del cemento Portland ordinario);

- la búsqueda de una "crono-formulación", es decir la utilización de una cantidad mínima de clínker para garantizar la adquisición de resistencia mecánica a corto plazo, mientras que otros materiales aglutinantes están presentes en una cantidad ajustada para proporcionar la adquisición de resistencia mecánica a más largo plazo (tomando el relevo en cierto modo del clínker en el crecimiento de la resistencia mecánica); - el ajuste de la demanda de agua total mediante una elección de materiales con demanda de agua total relativamente baja (en particular, baja porosidad), lo cual permite también maximizar la resistencia a la compresión;

- la optimización de los diferentes adyuvantes y en particular del fluidificante (superplastificante), que permite maximizar la reducción de agua optimizando la dispersión del polvo y por lo tanto el apilamiento.

Descripción de modos de realización de la invención

La invención se describe ahora con mayor detalle y de manera no limitativa en la descripción siguiente.

Clínker

Por "clínker" se entiende según la presente invención un clínker Portland tal como el definido en la norma EN 197-1 párrafo 5.2.1.

El clínker Portland se podrá obtener a partir de los cementos Portland habituales, y en particular de los cementos descritos en la norma europea EN 197-1.

Dicho cemento podría ser triturado y/o cortado (por clasificación neumática) con el fin de proporcionar clínker que presenta las características requeridas según la invención, es decir una superficie específica Blaine comprendida entre 5500 y 8000 cm2/g según la norma EN 196-6 párrafo 4.

El clínker puede ser calificado de clínker ultrafino. El cemento puede ser triturado por ejemplo con la ayuda de un taller de trituración que comprende un triturador primario de tipo muela o vertical acoplado a un triturador de acabado de tipo Horomill©, pendular o triturador de bolas, o triturador de chorros de aire. Se puede utilizar asimismo un selector o clasificador neumático de segunda, tercera generación o de muy alta eficacia.

Se desea, reduciendo el tamaño del clínker, maximizar las distancias de difusión de los granos de cemento de manera que se maximice la homogeneidad de la matriz a través de una distribución óptima de los puntos de cola entre partículas.

Cenizas volantes

Las cenizas volantes son tales como las definidas en la norma NF EN 197-1 párrafo 5.2.4 o la norma ASTM C618. Se describe que las cenizas volantes pueden ser reemplazadas parcialmente por lechada.

Se describe que las cenizas volantes pueden ser reemplazadas parcial o totalmente por humo de sílice.

Según las dos variantes anteriores, la lechada o el humo de sílice deben ser contabilizados en el aglutinante para los diferentes cálculos.

Sulfato alcalino

El sulfato alcalino se selecciona preferentemente de entre el sulfato de sodio (Na²SO⁴), el sulfato de potasio (K²SO⁴), el sulfato de litio (U²SO⁴), el bisulfato de sodio (NaHSO⁴), el bisulfato de potasio (KHSO⁴), el bisulfato de litio (UHSO⁴) y sus mezclas. Preferentemente, el sulfato alcalino se selecciona de entre el sulfato de sodio, el sulfato de potasio, el sulfato de litio y sus mezclas. Aún más preferentemente, el sulfato alcalino es el sulfato de sodio.

El sulfato alcalino se puede utilizar en formas diversas y, en particular en forma de polvo o de líquido.

La fórmula para determinar la cantidad de Na²O equivalente en el aglutinante (clínker cenizas volantes sulfato alcalino fuente de SO³ + eventualmente fuente de calcio materiales complementarios) en porcentaje de masa es la fórmula (IV) siguiente:

N a20 equivalente(agiut¡nante)= [Na20 ] 0,658 x [K20 ] 2,081 x [l_i20 ]

Fórmula (IV) en la que [Na²O], [K²O] y [U²O] son los porcentajes en masa de Na²O, K²O y Li²O en el aglutinante (clínker cenizas volantes sulfato alcalino fuente de SO³ + materiales complementarios eventualmente fuente de calcio). Los porcentajes en masa de Na²O, K²O y Li²O en el aglutinante se pueden determinar por ejemplo por fluorescencia de rayos X a partir de la cantidad de Na, K y Li presentes en el aglutinante. Conociendo Na²O equivalente^{(aglutinante)}, basta con multiplicar este valor por la masa del aglutinante y dividirlo por la masa de cenizas volantes para obtener Na²O equivalente con respecto a la masa de las cenizas volantes.

La cantidad de Na²O equivalente en el aglutinante es preferentemente superior o igual al 7%, preferentemente superior o igual al 9%, en porcentaje en masa con respecto a la masa de cenizas volantes.

Fuente de calcio

La fuente de calcio se selecciona de entre las sales de calcio y sus mezclas. Preferentemente, las sales de calcio se seleccionan de entre los bromuros, cloruros, formiatos, óxidos, hidróxidos, nitratos, nitritos, sulfatos y sus mezclas. Preferentemente, la fuente de calcio es sulfato de calcio, hidróxido de calcio, cloruro de calcio, bromuro de calcio o sus mezclas. Preferentemente, la fuente de calcio es sulfato de calcio.

Los hidróxidos de calcio pueden ser preferentemente cal, portlandita o sus mezclas. Los sulfatos de calcio pueden ser preferentemente yeso, hemihidrato, anhidrita o sus mezclas.

La fuente de calcio se puede utilizar en diversas formas y en particular, en forma de polvo o de líquido.

El sulfato alcalino y la fuente de calcio pueden ser particularmente útiles para activar las cenizas volantes. Esta activación puede permitir obtener las resistencias mecánicas diana, tanto a las 24 horas tras el amasado como a los 28 días tras el amasado.

SO³

El SO³ puede ser aportado por los diferentes constituyentes de las composiciones (premezcla, mezcla de aglutinante seco u hormigón húmedo) pero también por el sulfato de calcio utilizado habitualmente para el sulfatado del clínker (véase la norma EN 197-1 párrafo 5.4.)

El sulfato de calcio se puede elegir en particular de entre el yeso, el hemihidrato, la anhidrita o sus mezclas. El sulfato de calcio puede existir en el estado natural o puede proceder de la industria en forma de subproducto de ciertos procedimientos industriales.

Según una variante de la invención, la cantidad de sulfato de calcio se puede ajustar por ejemplo de manera habitual con el fin de situarse en el punto óptimo de la resistencia mecánica a la compresión a las 24 h y a 20°C. Preferentemente, la cantidad de sulfato de calcio, determinada según el procedimiento descrito en la norma EN 196-2 párrafo 8, se sitúa entre el 2,0 y el 3,5%, en porcentaje en masa de sulfato (SO³) con respecto a la masa de la mezcla (clínker cenizas volantes sulfato alcalino materiales complementarios sulfato de calcio).

La cantidad de SO³ se puede determinar por ejemplo según el procedimiento descrito en la norma EN 196-2 párrafo 8.

Materiales complementarios

Por "materiales complementarios" se entiende unos materiales en forma de granos que presentan un Dv90 inferior o igual a 200 pm, y preferentemente un Dv97 inferior o igual a 200 pm.

Estos materiales pueden servir de materiales de relleno de la matriz, es decir que pueden llenar los intersticios entre los demás materiales cuyos granos tienen unos tamaños superiores.

La naturaleza de los materiales complementarios no es un elemento esencial de la presente invención, en la medida en que este criterio no tiene ninguna influencia (en particular negativa) en el resultado que debe alcanzarse en términos de resistencias mecánicas. Por ello, sería posible añadir diferentes tipos de materiales complementarios, tales como se detallan a continuación, sin comprometer las resistencias a los 28 días o a las 24 horas de los hormigones obtenidos. En particular, un material complementario inerte sería el caso más desfavorable desde el punto de vista de las resistencias mecánicas. Por consiguiente, un material complementario no inerte permitiría mejorar las resistencias mecánicas del hormigón obtenido, ya sea a las 24 horas o a los 28 días con respecto a la misma formulación según la invención que comprende un material complementario inerte.

Aunque se pueda prever que los materiales complementarios sean unos materiales aglutinantes, la optimización (en particular en términos de coste) de los hormigones según la invención conduce a elegir que los materiales complementarios sean una carga inerte, es decir que sean unos materiales no aglutinantes (sin actividad hidráulica o puzolánica).

Se utilizan como materiales complementarios unos polvos de piedra caliza (rellenos de piedra caliza). Se describen asimismo unos esquistos calcinados, unas metacaolinas, unos rellenos silíceos o unos polvos de sílice, unas puzolanas, lechada, unas cenizas volantes o sus mezclas. Se describe que los materiales complementarios son los descritos en la norma EN 197-1 en los párrafos 5.2.2 a 5.2.7. Según la invención, los materiales complementarios son unos polvos de piedra caliza.

El Dv97 (por volumen) corresponde al 97° percentil de la distribución de tamaño de las partículas, es decir que el 97% de las partículas tienen un tamaño inferior al Dv97 y el 3% tienen un tamaño superior al Dv97. Asimismo, el Dv90 corresponde al 90° percentil de la distribución de tamaño de las partículas, es decir que el 90% de las partículas tienen un tamaño inferior al Dv90 y el 10% tienen un tamaño superior al Dv90. Asimismo, el Dv50 corresponde al 50° percentil de la distribución de tamaño de las partículas, es decir que el 50% de las partículas tienen un tamaño inferior al Dv50 y el 50% tienen un tamaño superior al Dv50.

Generalmente, el Dv50, el Dv90, el Dv97 y las demás magnitudes del mismo tipo que son características del perfil granulométrico (distribución volumétrica) de un conjunto de partículas o granos pueden ser determinados por granulometría láser para las partículas de tamaño inferior a 200 ^m, o por tamizado para las partículas de tamaño superior a 200 ^m.

Sin embargo, cuando las partículas individuales tienen tendencia a agregarse, es preferible determinar su tamaño por microscopía electrónica, puesto que el tamaño aparente medido por granulometría por difracción láser es entonces más grande que el tamaño de partícula real, lo cual es susceptible de falsear la interpretación (aglomeración y floculación).

Agua

El hormigón comprende diferentes categorías de agua. En primer lugar, el agua eficaz es el agua interna del hormigón, situada entre los granos del esqueleto sólido formado por los granulados, el clínker, la lechada y los materiales complementarios. El agua eficaz representa por lo tanto el agua útil para la hidratación y la obtención de la consistencia y de las resistencias mecánicas. Por otro lado, el hormigón comprende agua retenida por la porosidad de los granulados, de las cenizas volantes y de los materiales complementarios. Esta agua no se tiene en cuenta en el agua eficaz. Se supone que está atrapada y que no participa en la hidratación del cemento y en la obtención de la consistencia. El agua total representa toda el agua presente en la mezcla (en el momento del malaxado).

El agua eficaz es una noción normalizada y su modo de cálculo se presenta en la norma EN 206-1 página 17 párrafo 3.1.30. El contenido en agua eficaz es la diferencia entre la cantidad de agua total contenida en el hormigón fresco y la cantidad de agua absorbible por los granulados, sabiendo que la cantidad de agua absorbible se deduce del coeficiente de absorción de los granulados que se mide según la norma NF EN 1097-6 página 5 párrafo 3.6 y el anexo B asociado.

Premezclas aglutinantes secas:

La premezcla aglutinante seca comprende, en proporciones en masa:

- Clínker Portland que presenta una superficie específica Blaine comprendida entre 5500 y 8000 cm2/g, determinándose la cantidad mínima de dicho clínker en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla según la fórmula (I) siguiente:

Fórmula (I) en la que SSB^k es la superficie específica Blaine del clínker expresada en cm²/g;

- unas cenizas volantes;

- por lo menos un sulfato alcalino, siendo la cantidad de sulfato alcalino tal que la cantidad de Na²O equivalente en la premezcla es superior o igual al 5% en porcentaje en masa con respecto a la masa de cenizas volantes;

- por lo menos una fuente de SO³ , en una cantidad tal que la cantidad de SO³ en la premezcla es superior o igual al 2% en porcentaje en masa con respecto a la masa de clínker Portland;

- unos materiales complementarios que presentan un Dv90 inferior o igual a 200 ^m seleccionados de entre los polvos de piedra caliza;

siendo la cantidad de clínker la cantidad de cenizas volantes superior o igual al 75%, preferentemente al 78%, en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla;

siendo la cantidad total de clínker en la premezcla estrictamente inferior al 60% en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla.

Preferentemente, la cantidad mínima de dicho clínker en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla se determina según la fórmula (I bis):

Fórmula (I bis)

en la que SSB^k es la superficie específica Blaine del clínker expresada en cm²/g.

Las fórmulas (I) y (I bis) anteriores, así como las fórmulas (II), (II bis) y (II ter) descritas a continuación, se obtuvieron gracias a un enfoque experimental, es decir, haciendo variar varios parámetros (en particular la cantidad de clínker, la superficie específica Blaine del clínker y la cantidad de agua eficaz) y buscando una relación empírica entre estos diferentes parámetros. Las fórmulas así obtenidas son, por lo tanto, unas leyes empíricas, es decir " lois qui semblent vérifier des faits expérimentaux, que I'on peut énoncer sans toutefois les démontrer théoriquement'. Esta definición procede del sitio. http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi empirique (véase también Le probléme de la découverte d'une loi empirique, A. A. Petrosjan, Voprosy Filosofii Moskva, 1983, n° 12, páginas 71-79). Por ello, las diferentes unidades se equilibran a través de las constantes presentes en las fórmulas. El valor de las constantes presentes en las fórmulas se ajusta utilizando por ejemplo el método de los mínimos cuadrados, muy conocido por el experto en la materia para minimizar el error entre los datos experimentales y la ecuación determinada (véase por ejemplo la página en internet de Dec Formations: www.decformations.com/mathematiques/moindres_carres.php, o también el libro Méthodes statistiques Volume 2 - Méthodes d'analyse de régression linéaire simple et de régression múltiple -Analyse de corrélation linéaire simple, Gérald Baillargeon, Ediciones SMG).

Por consiguiente, se pueden utilizar las fórmulas (I), (I bis), (II), (II bis) y (II ter) reemplazando simplemente la superficie específica Blaine del clínker y la cantidad de agua eficaz expresadas en las unidades precisadas en la descripción (cm²/g o l/m³). En la continuación de la presente descripción se proporciona un ejemplo de cálculo de la fórmula (II).

El porcentaje de desviación permitido en los resultados de las fórmulas (I), (I bis), (II), (II bis) y (II ter) es de /- 5%.

Preferentemente, la cantidad mínima de clínker en la premezcla se puede obtener utilizando la tabla siguiente, en función de la superficie específica Blaine del clínker (como sustituto de la utilización de las fórmulas (I) y (I bis)):

Los materiales complementarios son unos polvos de piedra caliza.

Preferentemente, la premezcla comprende además sulfato de calcio.

El clínker, la lechada y los materiales complementarios se pueden combinar preferentemente según las proporciones enunciadas anteriormente para formar unas premezclas aglutinantes secas (desprovistas de agua añadida), destinadas a ser amasadas con unos granulados y agua.

Preferentemente, se pueden prever en estas premezclas secas uno o varios adyuvantes utilizados habitualmente en este campo: un acelerador y/o un agente portador de aire y/o un agente viscosante y/o un retardador y/o un inertizante de arcillas y/o un fluidificante. En particular, puede ser útil incluir un fluidificante (superplastificante), en particular de tipo policarboxilato, en particular de entre 0,05 y 1,5%, preferentemente entre 0,1 y 0,8% en masa. Se entiende por "agente inertizante de arcillas" cualquier molécula que permita disminuir o anular el efecto nefasto de las arcillas en las propiedades de los aglutinantes hidráulicos. Se pueden utilizar en particular los inertizantes de las arcillas tales como los descritos en los documentos WO 2006/032785 y WO 2006/032786.

Granulados

Los granulados son del tipo natural tal como se define en la norma XPP18-545, sabiendo que los granulados tienen un tamaño máximo Dmax inferior o igual a 32 mm. Los granulados comprenden arena (granos de tamaño máximo Dmax inferior o igual a 4 mm, tal como se define en la norma EN 12620), y/o gravilla (granulados de tamaño mínimo Dmin superior o igual a 2 mm, tal como se define en la norma EN 12620).

Los granulados pueden ser de naturaleza calcárea, silícea o silicocalcárea.

La arena y la gravilla pueden estar rodadas o trituradas. Una arena triturada comprende una proporción de finos mayor que una arena rodada. Según el vocabulario utilizado en el campo de la arena, los finos son los granos de dimensión inferior a 63 pm (que pasan por un tamiz).

Cuando la arena contiene unos finos en cantidad superior al 1% (fracción en masa en la arena), es importante tener en cuenta la cantidad de finos aportada por la arena, disminuyendo la cantidad de los "materiales complementarios" descritos anteriormente en una cantidad igual a la cantidad de finos presente en la arena (fracción inferior a 63 pm) por encima del umbral del 1%.

Preferentemente, el contenido en arcilla en la arena y los granulados es inferior al 1%. En efecto, contenidos elevados de arcillas afectan negativamente la trabajabilidad de los hormigones.

Preferentemente, la relación en masa entre la cantidad de arena y la cantidad de gravilla está comprendida entre 1,5/1 y 1/1,8, más particularmente entre 1,25/1 y 1/1,4, en particular entre 1,2/1 y 1/1,2, e idealmente es igual a o cercana a 1/1.

Mezclas aglutinantes secas

Los granulados, el clínker, las cenizas volantes, los materiales complementarios, los sulfatos alcalinos, los eventuales adyuvantes (en particular agente fluidificante) pueden estar asociados en mezclas aglutinantes secas (sin agua añadida). Dichas mezclas aglutinantes secas se pueden preparar o bien mezclando una premezcla definida anteriormente con los granulados, o bien mezclando directamente los diferentes constituyentes ab initio. Las proporciones en masa con respecto a la masa total de la mezcla de los diferentes constituyentes se pueden definir entonces de la siguiente manera:

- por lo menos el 10% de la premezcla mencionada anteriormente; y

- hasta el 90% de granulados.

Los materiales complementarios son unos polvos de piedra caliza.

Preferentemente, la mezcla aglutinante seca comprende además sulfato de calcio.

Una mezcla aglutinante seca así definida es un hormigón seco listo para su uso, que se puede utilizar mediante simple amasado con el agua.

Según una variante de la mezcla aglutinante seca, las proporciones en masa con respecto a la masa total de la mezcla de los diferentes constituyentes se pueden definir de la siguiente manera:

- por lo menos el 10% de la premezcla mencionada anteriormente; y

- hasta el 90% de gravilla.

Los materiales complementarios son unos polvos de piedra caliza.

Preferentemente, la mezcla aglutinante seca comprende además sulfato de calcio.

Según una variante de la mezcla aglutinante seca, las proporciones en masa con respecto a la masa total de la mezcla de los diferentes constituyentes se pueden definir de la siguiente manera:

- por lo menos el 10% de la premezcla mencionada anteriormente; y

- hasta el 90% de arena.

Los materiales complementarios son unos polvos de piedra caliza.

Preferentemente, la mezcla aglutinante seca comprende además sulfato de calcio.

Hormigón

Por el término "hormigón húmedo" según la invención se entiende el hormigón fresco (véase la norma EN 206-1 párrafo 3.1.2).

El hormigón húmedo según la invención se prepara amasando:

- por lo menos el 10% de la premezcla mencionada anteriormente; y

- hasta el 90% de granulados;

- con entre 140 y 220 l/m3 de agua eficaz.

Estando los porcentajes en masa expresados con respecto a la masa total seca del hormigón.

Los materiales complementarios son unos polvos de piedra caliza.

Preferentemente, el hormigón húmedo según la invención comprende además sulfato de calcio.

El hormigón húmedo se puede preparar asimismo directamente amasando la mezcla seca definida anteriormente con entre 140 y 220 l/m3 de agua eficaz.

El hormigón según la invención también se puede preparar mezclando directamente los diferentes ingredientes entre sí y con agua. Se describe un procedimiento de preparación de una composición de hormigón húmedo que comprende una etapa de amasado de:

- clínker Portland que presenta una superficie específica Blaine comprendida entre 4500 y 9500 cm2/g, comprendida preferentemente entre 5500 y 8000 cm2/g, siendo la cantidad mínima de dicho clínker en kg/m3 determinada según la fórmula (II) siguiente:

[(-0,021 x SSBk) 23o] x (E* * 140)

Fórmula (II) en la que SSB^k es la superficie específica Blaine del clínker expresada en cm²/g,

E^ef es la cantidad de agua eficaz en l/m³ ;

- unas cenizas volantes;

- por lo menos un sulfato alcalino, siendo la cantidad de sulfato alcalino tal que la cantidad de Na²O equivalente en el aglutinante es superior o igual al 5% en porcentaje en masa con respecto a la masa de cenizas volantes;

- por lo menos una fuente de SO³ , en una cantidad tal que la cantidad de SO³ en el aglutinante es superior o igual al 2% en porcentaje en masa con respecto a la masa de clínker Portland;

- unos materiales complementarios, que presentan un Dv90 inferior o igual a 200 pm seleccionados de entre los polvos de piedra caliza, los esquistos calcinados, los metacaolines, los rellenos silíceos, los polvos de sílice, las puzolanas, las lechadas, las cenizas volantes y sus mezclas, cuya cantidad mínima en kg/m³ se determina según la fórmula (III) siguiente:

la suma de (cantidad de material complementario) (cantidad de cenizas volantes)

(cantidad de clínker) (cantidad de sulfato alcalino) (cantidad de fuente de SO³)

sea superior o igual a 220 kg/m³ de hormigón

Fórmula (III) - entre 1500 y 2200 kg/m3, preferentemente entre 1700 y 2000 kg/m3 de granulados;

- un agente fluidificante;

- eventualmente un acelerador y/o un agente portador de aire y/o un agente viscosante y/o un retardador y/o un inertizante de arcillas; con

- entre 140 y 220 l/m3 agua eficaz,

siendo la cantidad total de clínker en el hormigón húmedo inferior o igual a 200 kg/m3;

siendo la cantidad de clínker la cantidad de cenizas volantes superior o igual a 240 kg/m3. Preferentemente, los materiales complementarios son unos polvos de piedra caliza.

Preferentemente, la cantidad mínima de dicho clínker en kg/m3 se determina según la fórmula (II bis) siguiente:

[(-0,021 x SSBk) 25o] x (Eet h- 140)

Fórmula (II bis) en la que SSBk es la superficie específica Blaine del clínker expresada en cm2/g,

Eef es la cantidad de agua eficaz en l/m3.

Preferentemente, la cantidad mínima de dicho clínker en kg/m3 se determina según la fórmula (II ter) siguiente:

Fórmula (II ter) en la que SSBk es la superficie específica Blaine del clínker expresada en cm2/g,

Eef es la cantidad de agua eficaz en l/m3.

Si la cantidad de clínker calculada a partir de las fórmulas (II), (II bis) y (II ter) anteriores es superior a 200 kg/m3, entonces la composición de hormigón húmedo realizada a partir de este clínker no está comprendida en la descripción, es decir en los hormigones con bajo contenido en clínker.

Como se ha explicado en relación con las fórmulas (I) y (I bis), las fórmulas (II), (II bis) y (II ter) son unas fórmulas empíricas, que se pueden utilizar reemplazando simplemente la superficie específica Blaine del clínker y la cantidad de agua eficaz expresadas en las unidades precisadas en la descripción (cm2/g o l/m3). Por ejemplo, para aplicar la fórmula (II) con los valores del ejemplo CV1-1, para el cual la superficie específica Blaine del clínker es igual a 7041 cm²/g y la cantidad de agua eficaz es igual a 165,1 l/m³ , entonces la cantidad mínima de clínker es igual a:

[(-0,021 x SSB^k) 230] x (E^f 140)

[(-0,021 x 7041) 230] x (165,1 140)

[-147,861 230] x 1,18

82,139 x 1,18

96,9 kg/m³

Preferentemente, la cantidad mínima de clínker en el hormigón se puede obtener gracias a la tabla siguiente, en función de la superficie específica Blaine del clínker y de la cantidad de agua eficaz (en sustitución de la utilización de las fórmulas (II), (II bis) y (II ter)):

Preferentemente, la cantidad mínima en kg/m3 de materiales complementarios que presentan un Dv90 inferior o igual a 200 micras seleccionados de entre los polvos de piedra caliza, los esquistos calcinados, los metacaolines, los rellenos silíceos, los polvos de sílice, las puzolanas, las lechadas, las cenizas volantes y sus mezclas se determina según la fórmula (III bis) siguiente:

250 -(cantidad de cenizas volantes) -(cantidad de clínker) -(cantidad de sulfato

alcalino) -(cantidad de fuente de SO3)

Fórmula (III bis) Si la aplicación de la fórmula (III) o (III bis) anteriores da un valor inferior a 0, esto significa que no es necesario añadir materiales complementarios para obtener las prestaciones anunciadas.

Según una variante, la composición de hormigón húmedo según la invención no comprende ningún agente fluidificante. Se entiende por "agente fluidificante" según la presente invención un plastificante reductor de agua o un superplastificante muy reductor de agua según la norma NF EN 934-2.

Se entiende por "kg/m3" la masa de materiales a utilizar por m3 de hormigón realizado.

Los materiales complementarios son unos polvos de piedra caliza.

Se describe una cantidad de dicho clínker utilizada que es preferentemente inferior a 180 kg/m3, preferentemente inferior a 150 kg/m3, preferentemente inferior a 120 kg/m3.

Según un modo de realización del procedimiento descrito, la cantidad de agua eficaz utilizada varía entre 140 y 200 l/m3, preferentemente entre 150 y 180 l/m3. Según ciertos procedimientos, esta cantidad de agua eficaz se reduce por lo tanto con respecto al hormigón habitual.

Preferentemente, los granulados comprenden arena y gravilla y la relación en masa entre la cantidad de arena y la cantidad de gravilla está comprendida entre 1,5/1 y 1/1,8, más particularmente entre 1,25/1 y 1/1,4, en particular entre 1,2/1 y 1/1,2, e idealmente es igual o cercana a 1/1.

Los materiales en cuestión presentan, según unos modos de realización particulares, las mismas características que las que se han descrito anteriormente en relación con las mezclas y premezclas aglutinantes según la invención.

El malaxado se efectúa por medio de un malaxador convencional en una planta de hormigón o directamente en un camión hormigonera, durante un tiempo de malaxado habitual en este campo.

Las composiciones de hormigón húmedo obtenidas según la invención presentan unas propiedades mecánicas comparables, preferentemente por lo menos tan buenas o incluso mejores con respecto a los hormigones de tipo C25/30 habituales, en particular en términos de resistencia a la compresión a las 16 h y a los 28 días y en términos de reología.

En particular, según un modo de realización de la invención, la resistencia media a la compresión es superior o igual a 6 MPa, preferentemente superior o igual a 7 MPa, a 20°C 24 h después del amasado, y superior o igual a 25 MPa, preferentemente superior o igual a 28 MPa, 28 días después del amasado.

Según un modo de realización del hormigón húmedo según la invención, el asentamiento con el cono de Abrams (o valor de slump) está comprendido entre 0 y 250 mm, preferentemente entre 100 y 240 mm, siendo la medición efectuada según la norma europea EN 12350-2 de diciembre de 1999.

Según un modo de realización del hormigón húmedo según la invención, el esparcido en un minuto está comprendido entre 50 y 140 mm, preferentemente entre 85 y 105 mm utilizando el cono de la norma ASTM C230 en ausencia de vibraciones.

Según un modo de realización del hormigón húmedo según la invención, el esparcido en un minuto está comprendido entre 180 y 270 mm, preferentemente entre 215 y 235 mm utilizando el cono de la norma ASTM C230 en presencia de vibraciones, siendo la medición efectuada como se ha indicado en el ejemplo 6 siguiente.

Los hormigones según la invención presentan así unas propiedades reológicas equivalentes a los hormigones C25/30 o C20/25 habituales.

Preferentemente, los hormigones según la invención son unos hormigones con umbral. Se entiende por "hormigón con umbral" un hormigón (húmedo) que necesita la aportación de una energía positiva (por ejemplo, una fuerza de cizalladura, una vibración o un choque) con el fin de activar su flujo. Por el contrario, un hormigón sin umbral fluye solo, sin aportación de energía exterior. Así, el hormigón con umbral se comporta esencialmente, por debajo de una energía umbral, como un sólido elástico deformable; y por encima de esta energía umbral, como un fluido viscoso.

La cantidad de clínker utilizada para preparar el hormigón según la invención es muy inferior a la necesaria para preparar un hormigón habitual de tipo C25/30 o C20/25, lo cual permite realizar unos ahorros espectaculares en términos de emisión de CO2. Con respecto a una fórmula C25/30 de referencia que contiene 95 kg/m3 de piedra caliza y 257 kg/m3 de cemento, un hormigón según la invención que contiene por ejemplo entre 100 y 120 kg/m3 de clínker permite realizar un ahorro de emisión de CO2 del orden comprendido entre el 50 y el 60%.

El hormigón según la invención puede ser colado según los procedimientos habituales; después de la hidratación/endurecimiento se obtienen unos objetos en hormigón endurecido tales como unos elementos de construcción, unos elementos de trabajos de ingeniería u otros.

Los siguientes ejemplos ilustran la invención sin limitarla.

Ejemplos

Procedimiento de granulometría láser

Las curvas granulométricas de los diferentes polvos se obtienen a partir de un granulómetro láser Malvern MS2000. La medición se efectúa en vía húmeda (medio acuoso); el tamaño de las partículas debe estar comprendido entre 0,02 |jm y 2 mm. La fuente luminosa está constituida por un láser rojo He-Ne (632 nm) y un diodo azul (466 nm). El modelo óptico es el de Fraunhofer, la matriz de cálculo es de tipo polidispersa.

Se efectúa en primer lugar una medición de ruido de fondo con una velocidad de bomba de 2000 rpm, una velocidad de agitador de 800 rpm y una medición del ruido en 10 s, en ausencia de ultrasonidos. Durante la fase de calibración/medición en vacío del aparato, se verifica que la intensidad luminosa del láser es por lo menos igual al 80%, y que se obtiene una curva exponencial decreciente para el ruido de fondo. Si no es el caso, se deben limpiar las lentes de la celda.

Se efectúa a continuación una primera medición en la muestra con los parámetros siguientes: velocidad de bomba de 2000 rpm, velocidad de agitador de 800 rpm, en ausencia de ultrasonidos. Se introduce la muestra para obtener una oscuración comprendida entre el 10 y el 20%. Se entiende por "oscuración" la extinción de la señal láser por la suspensión que circula entre el emisor y el sensor central (turbidímetro). Una oscuración del 100% corresponde a la extinción completa de la señal. Por el contrario, una oscuración del 0% corresponde al fluido puro translúcido sin ninguna partícula. La oscuración depende de la concentración en sólidos de la suspensión y del índice de refracción de las partículas. Después de la estabilización de la oscuración, la medición se efectúa con una duración entre la inmersión y la medición fijada a 10 s. La duración de medición es de 30 s (30000 imágenes de difracción analizadas). En el granulograma obtenido, se debe tener en cuenta que una parte de la población del polvo puede estar aglomerada.

Se realiza a continuación una segunda medición (sin vaciar la cuba) con ultrasonidos. Se lleva la velocidad de bomba a 2500 rpm, la agitación a 1000 rpm, los ultrasonidos se emiten al 100% (30 vatios). Este régimen se mantiene durante 3 minutos, y después se vuelve a los parámetros iniciales: velocidad de bomba de 2000 rpm, velocidad de agitador de 800 rpm, ausencia de ultrasonidos. Al cabo de 10 s (para evacuar las eventuales burbujas de aire), se efectúa una medición de 30 s (30000 imágenes analizadas). Esta segunda medición corresponde a un polvo desaglomerado por dispersión ultrasónica.

Cada medición se repite por lo menos dos veces para verificar la estabilidad del resultado. El aparato se calibra antes de cada sesión de trabajo por medio de una muestra estándar (sílice C10 Sifraco) de la cual se conoce la curva granulométrica. Todas las mediciones presentadas en la descripción y las gamas anunciadas corresponden a los valores obtenidos con ultrasonidos.

Procedimiento de medición de la superficie específica BET

La superficie específica de los diversos polvos se mide como sigue. Se extrae una muestra de polvo de masa siguiente: 0,1 a 0,2 g para una superficie específica estimada en más de 30 m2/g; 0,3 g para una superficie específica estimada en 10-30 m2/g; 1 g para una superficie específica estimada en 3-10 m2/g; 1,5 g para una superficie específica estimada en 2-3 m2/g; 2 g para una superficie específica estimada en 1,5-2 m2/g; 3 g para una superficie específica estimada en 1-1,5 m2/g.

Se utiliza una celda de 3 cm3 o 9 cm3 según el volumen de la muestra. Se pesa el conjunto de la celda de medición (celda varilla de vidrio). Se añade después la muestra en la celda: el producto no debe estar a menos de un milímetro de la parte superior del estrechamiento de la celda. Se pesa el conjunto (celda varilla de vidrio muestra). Se coloca la celda de medición en un puesto de desgasificación y se desgasifica la muestra. Los parámetros de desgasificación son de 30 min/45°C para el cemento Portland, el yeso, las puzolanas; de 3 h/200°C para las lechadas, humos de sílice, cenizas volantes, cemento aluminoso, piedra caliza; y de 4 h/300°C para la alúmina de control. La celda se tapona rápidamente con un tapón después de la desgasificación. Se pesa el conjunto y se anota el resultado. Todos los pesajes se realizan sin el tapón. La masa de la muestra se obtiene restando la masa de la celda a la masa de la celda muestra desgasificada.

Se efectúa a continuación el análisis de la muestra tras haberla colocado en el puesto de medición. El analizador es el SA 3100 de Beckman Coulter. La medición se basa en la adsorción de nitrógeno por la muestra a una temperatura determinada, en este caso la temperatura del nitrógeno líquido es de -196°C. El aparato mide la presión de la celda de referencia en la que el adsorbato está a su presión de vapor saturante y la de la celda de muestra en la que se inyectan unos volúmenes conocidos de adsorbato. La curva resultante de estas mediciones es la isoterma de adsorción. En el proceso de medición, es necesario conocer el volumen muerto de la celda: por lo tanto, se realiza una medición de este volumen con helio antes del análisis.

La masa de la muestra calculada previamente se introduce como parámetro. Se determina la superficie BET mediante el programa por regresión lineal a partir de la curva experimental. La desviación estándar de reproducibilidad obtenida a partir de 10 mediciones en una sílice de superficie específica de 21,4 m2/g es de 0,07. La desviación estándar de reproducibilidad obtenida a partir de 10 mediciones en un cemento de superficie específica de 0,9 m2/g es de 0,02. Una vez cada dos semanas se efectúa un control en un producto de referencia. Dos veces al año se realiza un control con la alúmina de referencia suministrada por el constructor.

Procedimiento de medición de la superficie específica Blaine

La superficie específica Blaine se determina según la norma EN 196-6 párrafo 4.

Materias primas utilizadas

En la continuación, se utilizan más particularmente los siguientes materiales.

Cemento: se utiliza un cemento CPA CEM I 52.5 R (procedente de Lafarge Ciments - cementera de Saint-Pierre la Cour, denominado "SPLC"). Este cemento contiene habitualmente entre el 90 y el 95% de clínker, entre el 0,5 y el 3% de piedra caliza y entre el 2 y el 5% de yeso hemihidrato anhidrita y eventualmente unos agentes de trituración y/o reductores del cromo VI. Así, este cemento comprende por lo menos el 90% de clínker. Este cemento se microniza por medio de un triturador de chorros de aire opuestos Alpine Hosokawa AFG200. La velocidad de rotación de la turbina se regula de manera que se obtenga la finura deseada (16 o 19 pm). Se utilizaron dos lotes en los ejemplos. Un primer lote denominado "SPLC - dv97 = 16 pm" para el cual la finura se caracteriza por un dv97 igual a 16 pm, y un segundo lote denominado "SPLC - dv97 = 19 pm" para el cual la finura se caracteriza por un dv97 igual a 19 pm.

Para el hormigón de control (C25/30 de referencia) se utiliza cemento HTS CPA CEM I 52.5 PEMS denominado "Le Teil" (proveedor Lafarge).

Sulfato de calcio: se utiliza anhidrita triturada producida por Lafarge Plátres - Cantera de Mazan, Vaucluse, Francia. Cenizas volantes: se utilizan cuatro cenizas volantes:

- una ceniza volante de clase C (ASTM C618) procedente de la central térmica de TransAlta situada en "Sundance", Alberta, Canadá;

- una ceniza volante de clase V (NF EN 197-1) procedente de la central térmica de EDF situada en "Le Havre", Francia;

- una ceniza volante de clase V (NF EN 197-1) procedente de la central térmica de "Popiol", Polonia; y - una ceniza volante de clase W (EN 450-1) procedente de la central térmica Termoelektrarna, Sostanj, Eslovenia. Esta ceniza se denominará "TES".

Materiales complementarios: se utiliza el relleno de piedra caliza siguiente:

- BL200 (proveedor Omya) con una superficie específica BET de 0,86 m2/g y un valor con el azul de metileno MB^f de 0,3 g/100 g según la norma Nf EN 933-9.

Las características de los diferentes componentes utilizados en los ejemplos se proporcionan en la tabla siguiente:

Activadores: se utiliza

1. un sulfato de sodio en polvo (Na²SO⁴) distribuido por VWR-Prolabo. El producto utilizado es puro como mínimo al 99% y presenta una masa molar de 142,040 g/mol. Contiene el 43,6% de Na²O y el 56,4% de SO³;

2. un sulfato de litio en polvo (Li²SO⁴) distribuido por Sigma-Aldrich. El producto utilizado es puro como mínimo al 98,0% y presenta una masa molar de 109,94 g/mol. Contiene el 27,1% de Li²O y el 72,9% de SO³; 3. un sulfato de potasio en polvo (K²SO⁴) distribuido por Sigma-Aldrich. El producto utilizado es puro como mínimo al 98,0% y presenta una masa molar de 174,26 g/mol. Contiene el 35,6% de K²O y el 46,0% de SO³ ;

4. un hidróxido de litio en polvo (LOH.H²O) distribuido por Chemetall GMBH. El producto contiene el 57% de LiOH, es decir el 74,0% de Li²O;

5. un carbonato de sodio en polvo (Na²CO³) distribuido por Sigma-Aldrich. El producto utilizado es puro como mínimo al 99,0% y presenta una masa molar de 105,99 g/mol. Contiene el 58,5% de Na²O;

6. un cloruro de sodio en polvo (NaCl) distribuido por Sigma-Aldrich. El producto utilizado es puro y presenta una masa molar de 58,44 g/mol. Contiene el 53,0% de Na²O; y

7. un nitrato de sodio en polvo (NaNO³) distribuido por VWR-Prolabo. El producto utilizado es puro como mínimo al 99,5%. Contiene el 36,5% de Na²O.

Auxiliar: Los productos utilizados en los ejemplos son los siguientes:

- Plastificante "Chrysoplast 209" de Chryso, que es de tipo lignosulfonato utilizado en forma líquida y que presenta un extracto seco del 34,4% y una densidad de 1,15;

- Plastificante "Prelom 300" de BASF que es de tipo policarboxilato utilizado en forma líquida y que presenta un extracto seco del 13,7% y una densidad de 1,03;

Granulados: se utilizan los materiales de la lista siguiente:

- Arena de Honfleur de diámetro máximo inferior o igual a 4 mm (0/4R) (arena rodada de río; proveedor:

Lafarge);

- Arena St Bonnet de diámetro máximo inferior o igual a 5 mm (0/5R) (arena rodada de río; proveedor: Jean Lefebvre);

- Granulados de diámetro máximo comprendido entre 6,3 y 10 mm (6,3/10) de Cassis (gravilla triturada;

proveedor: Lafarge).

Ejemplo 1: formulaciones de hormigón según la invención

Las fórmulas siguientes son unas fórmulas de composiciones de hormigón según la invención, con la excepción de la fórmula C25/30 que es un control y con la excepción de las fórmulas CV1-3 y CV4-3. Los materiales utilizados son los descritos anteriormente. Cada número corresponde a la masa de material utilizada (en kg) para preparar 1 m3 de hormigón, excepto para el agua que se expresa en litros por 1 m3 de hormigón. Fórmula C25/30 (referencia)

Granulados Cassis 6,3/10C 900 Arena Honfleur 0/4R 900 Cemento CEM I 52,5 N HTS Le Teil 257 Relleno BL200 95 Adyuvante CHRYSOPLAST 209 0,54 Agua total 189 Agua eficaz (Eef) 173 CV1: primera serie de ensayos con la ceniza volante Le Havre:

CV2: segunda serie de ensayos con la ceniza volante de Popiol:

CV3: tercera serie de ensayos con la ceniza volante de Sundance:

CV4: cuarta serie de pruebas con cenizas volantes TES:

Prestaciones de los hormigones según la invención

Los rendimientos de los hormigones según la invención se evalúan para las características siguientes: resistencia a la compresión y reología.

La resistencia a la compresión se mide fabricando unas probetas cilíndricas de diámetro 70, 110 o 160 mm y de esbeltez 2, rectificándolas según la norma NF P18-406, y después poniéndolas bajo carga hasta la ruptura. En cuanto a la puesta en carga, el protocolo consiste en rodear cada muestra con dos o tres espesores de cinta de celofán, en centrarla sobre la plataforma inferior de una prensa por medio de una plantilla de centrado (máquina de ensayos mecánicos con capacidad de 3000 kN servocontrolada en fuerza, de acuerdo con las normas NF P18-411 y 412), en configurar un servocontrol de fuerza de 1 MPa/s, en efectuar la puesta en carga hasta la ruptura según la norma NF P18-406 y en anotar el valor de la carga en la ruptura. Posteriormente, se deduce de ello el valor de la resistencia dividiendo la fuerza por la sección de la probeta.

La especificación prevista es una media aritmética de las resistencias a la compresión superior o igual a 6 MPa a las 24 h y superior a 30 MPa a los 28 días.

El conjunto de los resultados de las mediciones de resistencia a la compresión corresponde a la media aritmética para 3 mediciones individuales de resistencia a la compresión.

El resultado de las mediciones de resistencia a la compresión se indica en la tabla 1 siguiente. Se observa que para las cuatro cenizas probadas, sin adición de activador (formulaciones CV1-0, CV2-0, CV3-0 y CV4-0), la resistencia a los 28 días no cumple con las especificaciones. En efecto, las resistencias a la compresión a los 28 días de las formulaciones sin activadores son respectivamente de 23,3 MPa, 23,0 MPa, 28,7 MPa y 25,3 MPa. Por el contrario, en cuanto se utiliza un activador y la cantidad de Na2O equivalente en la formulación es superior o igual al 5% en porcentaje en masa con respecto a la masa de cenizas volantes, las resistencias a los 28 días mejoran significativamente y cumplen con las especificaciones. Las resistencias a la compresión a los 28 días de las formulaciones según la invención están comprendidas entre 31,1 MPa para la formulación CV2-1 y 39,6 MPa para la formulación CV3-2. El aumento de estas resistencias aumenta con la dosificación con activador hasta un óptimo.

Con el fin de mejorar más las prestaciones de las composiciones según la invención, el experto en la materia podrá buscar las dosificaciones óptimas de los diversos constituyentes mediante unas simples pruebas de rutina.

Por otra parte, las formulaciones CV1-3 y CV4-3 no son unas formulaciones según la invención. En efecto, la cantidad de Na2O equivalente en estas formulaciones es inferior al 5% en porcentaje en masa con respecto a la masa de las cenizas volantes. Se puede constatar para estas formulaciones que las resistencias mecánicas a la compresión a los 28 días son inferiores a 30 MPa (respectivamente 28,6 MPa para la formulación CV1-3 y 29,1 MPa para la formulación CV4-3). Por lo tanto, la adición de un activador no es una condición suficiente para alcanzar las prestaciones anunciadas. Es necesario que la cantidad de Na2O equivalente en la formulación sea superior o igual al 5% en porcentaje en masa con respecto a la masa de cenizas volantes.

Tabla 1 - resistencias a la compresión (Rc en MPa) hasta 28 días medidas en cilindro de 70 mm de diámetro

Se evalúa asimismo la reología de las composiciones de hormigón anteriores. Para ello, se efectúa una medición del esparcido "estático" y "vibrado" de la siguiente manera:

Se utiliza el cono ASTM descrito en la norma ASTM C230. El cono se posiciona sobre una mesa vibrante electromagnética SINEX TS100 provista de una placa cuadrada de 600 mm * 600 mm (frecuencia 50 Hz, amplitud 0,5 mm). La medición del esparcido se realiza sobre una superficie seca. El esparcido se mide según 3 direcciones, se considera el valor medio redondeado a más menos 5 mm.

Para la preparación: se introducen 2 litros de mezcla seca en la cuba; se mezcla 30 segundos en seco a baja velocidad; se detiene el mezclador; se introduce la cantidad total de agua y el adyuvante líquido; se malaxa 2 minutos a baja velocidad. Al final del amasado, es decir 2 minutos tras el contacto con el agua (T=2 min), el cono se llena de una vez y se nivela, y después se levanta el cono.

A T=3 min, se mide el esparcido "estático" tras un minuto de espera.

A T=3 min 15, se realiza una vibración a 50 Hz y 0,5 mm de amplitud durante 30 s.

A T=3 min 45, se mide el esparcido "vibrado".

Los resultados se muestran en la tabla 2 siguiente. Demuestran que los hormigones formulados según la invención presentan unas buenas prestaciones reológicas, incluso tan buenas como las de un hormigón C25/30 habitual. En efecto, el esparcido vibrado del hormigón de referencia (C25/30) es de 225 mm, y el esparcido vibrado de las formulaciones según la invención está comprendido entre 203 mm para la formulación CV1-1 y 228 mm para la formulación CV3-4.

Tabla 2 - prestaciones reológicas (los esparcidos se indican en mm)

Ejemplo 2: comparación de diferentes activadores - fórmula tipo C20/25

Las tres primeras tablas siguientes (Activadores 1 a 3) son unas formulaciones del tipo C20/25 según la invención, con la excepción de la formulación A0 que es un control sin activador. Las cuatro tablas siguientes (Activadores 4 a 7) son unos ejemplos comparativos con activadores distintos a los utilizados según la invención. Los materiales utilizados son los descritos anteriormente en la primera parte de los ejemplos. Cada número corresponde a la masa de material utilizada (en kg) para preparar 1 m3 de hormigón. La dosificación de plastificante (Prelom 300) está ajustada a cada fórmula con el fin de situarse en el objetivo reológico: esparcido vibrado superior o igual a 210 mm.

Activador 1 - sulfato de sodio (Na2SO4)

Activador 2 - sulfato de litio (LÍ2SO4)

Activador 3 - sulfato de potasio (K²SO⁴)

Activador 4 - hidróxido de litio (LÍOH.H²O)

Activador 5 - carbonato de sodio (Na2CO3)

Activador 6 - cloruro de sodio (NaCI)

Activador 7 - nitrato de sodio (NaNO3)

El rendimiento de las formulaciones presentadas anteriormente se evalúa de acuerdo con el mismo protocolo que el del ejemplo 1 anterior.

La especificación objetivo es una resistencia a la compresión media superior o igual a 25 MPa a los 28 días. El resultado de las mediciones de resistencia a la compresión se indica en la tabla 3 a continuación, así como en la Figura 1.

Tabla 3 - resistencias a la compresión (en MPa) a los 28 días medidas en un cilindro de 70 mm de diámetro.

Activador 1 - sulfato de sodio (Na2SO4)

Activador 2 - sulfato de litio (Li2SO4)

Activador 3 - sulfato de potasio (K2SO4)

Activador 4 - hidróxido de litio (LOH.H²O)

Activador 5 - carbonato de sodio (Na2CO3)

Activador 6 - cloruro de sodio (NaCI)

Activador 7 - nitrato de sodio (NaNO3)

Los resultados indican que:

- El lote que no contiene ningún activador (A0) presenta una resistencia a la compresión insuficiente a los 28 días con 20,1 MPa.

- La adición de sulfatos alcalinos tales como el Na²SO⁴, Li²SO⁴ o K²SO⁴, con un contenido superior al 5% en masa de Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes, permite mejorar considerablemente las resistencias a los 28 días.

- En efecto, la adición de sulfato de sodio que conduce a un contenido del 5,1% en Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes permite aumentar la resistencia a la compresión a los 28 días de 20,1 MPa a 27,7 MPa. Cuando la dosificación de sulfato de sodio conduce a un contenido en Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes de 8,5%, la resistencia a la compresión a los 28 días alcanza 29,1 MPa. Para una dosificación de sulfato de sodio que conduce a un contenido en Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes del 12,4%, la resistencia a la compresión a los 28 días es ligeramente más baja que el 8,5% y alcanza 27,8 MPa. Por lo tanto, existe un óptimo de la cantidad de sulfato de sodio.

- Por otro lado, la adición de sulfato de litio que conduce a un contenido de 5,1% en Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes permite aumentar la resistencia a la compresión a los 28 días de 20,1 MPa a 25,4 MPa. Cuando la dosificación de sulfato de litio conduce a un contenido en Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes de 8,3%, la resistencia a la compresión a los 28 días alcanza 31,0 MPa. Para una dosificación en sulfato de litio que conduce a un contenido en Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes del 11,9%, la resistencia a la compresión a los 28 días es ligeramente más baja que el 8,3% y alcanza 26,2 MPa. Por lo tanto, existe asimismo un óptimo de la cantidad de sulfato de litio.

- Por otro lado, la adición sulfato de potasio que conduce a un contenido de 5,2% de Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes permite aumentar la resistencia a la compresión a los 28 días de 20,1 MPa a 25,6 MPa.

- Por el contrario, la adición hidróxido de litio que conduce a un contenido de 5,0% de Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes conduce a un efecto muy limitado sobre la resistencia a la compresión a los 28 días, que pasa de 20,1 MPa a 20,7 MPa. No fue posible aumentar la dosificación de hidróxido de litio. En efecto, más allá de la dosificación probada, las prestaciones reológicas están demasiado degradadas y ya no pueden ser compensadas por un aumento de la dosificación en plastificante (Prelom 300).

- Asimismo, la adición de carbonato de sodio que conduce a un contenido de 3,6% de Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes conduce a una pérdida de resistencia a la compresión a los 28 días, que pasa de 20,1 MPa a 16,4 MPa. No fue posible utilizar el carbonato de sodio con el fin de superar el umbral del 5% de Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes, estando las prestaciones reológicas demasiado degradadas y ya no pueden ser compensadas por un aumento de la dosificación en plastificante (Prelom 300).

- Del mismo modo, la adición de cloruro de sodio que conduce a un contenido de 5,0% de Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes conduce a un efecto muy limitado sobre la resistencia a la compresión a los 28 días, que pasa de 20,1 MPa a 22,1 MPa. Cuando se aumenta la dosificación en cloruro de sodio, las resistencias disminuyen y se vuelven inferiores a las de la fórmula sin activador.

- Asimismo, la adición de nitrato de sodio que conduce a un contenido de 5,2% de Na²O eq con respecto a la masa de cenizas volantes conduce a un efecto muy limitado sobre la resistencia a la compresión a los 28 días, que pasa de 20,1 MPa a 22,6 MPa. Cuando se aumenta la dosificación en nitrato de sodio, las resistencias disminuyen y se vuelven inferiores a las de la fórmula sin activador.

En conclusión, los sulfatos alcalinos son los únicos activadores probados que permiten cumplir con las especificaciones de una resistencia a la compresión media superior o igual a 25 MPa a los 28 días.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Composición de hormigón húmedo, que comprende de 140 a 220 l/m3 de agua eficaz en asociación con: - por lo menos el 10% de la premezcla aglutinante seca que comprende, en proporciones en masa:

- Clínker Portland que presenta una superficie específica Blaine comprendida entre 5500 y 8000 cm2/g, correspondiendo la cantidad mínima de dicho clínker en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla al valor determinado según la fórmula (I) siguiente:

Fórmula (I) en la que SSB^k es la superficie específica Blaine del clínker expresada en cm²/g;

- unas cenizas volantes;

- por lo menos un sulfato alcalino, siendo la cantidad de sulfato alcalino tal que la cantidad de Na² O equivalente en la premezcla es superior o igual al 5% en porcentaje en masa con respecto a la masa de cenizas volantes;

- por lo menos una fuente de SO³ , en una cantidad tal que la cantidad de SO³ en la premezcla es superior o igual al 2% en porcentaje en masa con respecto a la masa de clínker Portland;

- unos materiales complementarios que presentan un Dv90 inferior o igual a 200 ^m seleccionados de entre los polvos de piedra caliza;

siendo la cantidad de clínker la cantidad de cenizas volantes superior o igual al 75%, preferentemente al 78%, en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla;

siendo la cantidad total de clínker en la premezcla estrictamente inferior al 60% en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la premezcla.

- hasta el 90% de los granulados;

estando los porcentajes en masa en premezcla y en granulado expresados con respecto a la masa total seca de la composición.

2. Composición de hormigón húmedo según la reivindicación 1, en la que la premezcla aglutinante seca comprende además por lo menos una fuente de calcio.

3. Composición de hormigón húmedo según la reivindicación 1 o 2, en la que el sulfato alcalino se selecciona de entre el sulfato de sodio, el sulfato de potasio, el sulfato de litio y sus mezclas.

4. Composición de hormigón húmedo según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el sulfato alcalino es el sulfato de sodio.

5. Composición de hormigón húmedo según una de las reivindicaciones 2 a 4, en la que la fuente de calcio se selecciona de entre las sales de calcio y sus mezclas.

6. Objeto de hormigón endurecido de la composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Procedimiento de preparación de una composición de hormigón húmedo que comprende una etapa de amasado de por lo menos el 10% de la premezcla tal como se describe en una de las reivindicaciones 1 a 5, con hasta el 90% de granulados y de entre 140 y 220 l/m³ de agua eficaz.

8. Procedimiento de preparación de un hormigón húmedo colado, que comprende la etapa siguiente:

- colar una composición de hormigón húmedo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 o una composición de hormigón húmedo obtenida según el procedimiento de la reivindicación 7.

9. Procedimiento de fabricación de un objeto de hormigón, que comprende la etapa siguiente:

- endurecer una composición de hormigón húmedo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, una composición de hormigón húmedo obtenida según el procedimiento de la reivindicación 7 o una composición de hormigón húmedo colada según la reivindicación 8.

10. Utilización de por lo menos un sulfato alcalino y eventualmente por lo menos una fuente de calcio para activar las cenizas volantes en una composición de hormigón húmedo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 o en uno de los procedimientos según las reivindicaciones 7 a 9.