ITMI20081431A1 - Materiale composito inerte per calcestruzzo e relativo metodo di preparazione - Google Patents
Materiale composito inerte per calcestruzzo e relativo metodo di preparazioneInfo
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Description
“Materiale composito inerte per calcestruzzo e relativo metodo di preparazione”
La presente invenzione si riferisce ad un materiale composito inerte per calcestruzzo e al relativo metodo di preparazione.
In particolare, la presente invenzione si riferisce ad un materiale composito inerte ottenibile a partire da materiali di recupero, detto materiale essendo utilizzabile come materiale inerte in parziale sostituzione degli inerti di cava presenti nei calcestruzzi convenzionali.
La presente invenzione si riferisce inoltre ad un calcestruzzo comprendente il suddetto materiale composito inerte ed ai relativi manufatti fabbricabili con detto calcestruzzo, nonché ai relativi procedimenti di preparazione del materiale composito inerte e dei manufatti in calcestruzzo.
Negli ultimi decenni i problemi connessi allo smaltimento dei materiali di rifiuto hanno assunto una sempre maggiore rilevanza nei paesi industrializzati.
La crescente consapevolezza verso i problemi ambientali causati dal continuo aumento della produzione di rifiuti ha stimolato la ricerca di nuove possibilità di riutilizzo, riciclo e/o recupero dei materiali di scarto derivanti dalle diverse attività umane.
Tra i materiali di cui si cerca in modo particolare di evitare lo smaltimento definitivo in discarica, i pneumatici usati e gli scarti legnosi sono fra quelli disponibili in maggiore quantità.
Per questi residui la forma di recupero più comunemente applicata è il recupero energetico per incenerimento, che ne consente la valorizzazione dal punto di vista energetico con produzione di calore ed energia elettrica.
L’incenerimento è anche una delle modalità di recupero più utilizzate per altre tipologie di rifiuti, quali la plastica ed i rifiuti solidi urbani. Questi residui, prima di essere avviati all’incenerimento, sono generalmente triturati, vagliati ed infine raggruppati in unità di “combustibile derivato dai rifiuti” (CDR), anche note come “ecoballe”, che possono essere alimentate come combustibile in numerosi impianti di incenerimento e di combustione di tipo industriale.
In un’ottica ambientale, il recupero energetico non rappresenta, però, una soluzione ottimale al problema della crescente produzione di rifiuti, in quanto tale operazione è l’ultimo possibile utilizzo di questi materiali.
Inoltre, gli impianti di incenerimento richiedono ingenti investimenti finanziari per contenere l’impatto ambientale generato da questo tipo di attività di recupero. Per minimizzare la quantità di emissioni nocive ed inquinanti per l’ambiente, derivanti dai processi di incenerimento, è necessario, infatti, dotare gli impianti di costose apparecchiature per l’abbattimento delle sostanze inquinanti contenute nei fumi di combustione.
Allo stato attuale della tecnica è quindi particolarmente sentita la necessità di individuare modalità alternative di recupero dei suddetti materiali di scarto.
L’espansione del settore delle costruzioni, in particolare della costruzione di infrastrutture stradali, ha comportato nel corso degli anni un impiego crescente di calcestruzzo a livello mondiale.
Il calcestruzzo è un conglomerato artificiale costituito da una miscela comprendente un legante (cemento), aggregati inerti (sabbia, ghiaia, ecc.), additivi ed acqua.
Poiché la maggior parte degli aggregati inerti è estratta da fonti naturali (cave), l’espansione di questo settore ha avuto, e tuttora sta avendo, rilevanti conseguenze negative a livello ambientale, in particolare a livello geologico e paesaggistico.
Per superare o, almeno, attenuare questi problemi è stato proposto, ad esempio, di utilizzare nella produzione di calcestruzzo materiali inerti di recupero provenienti da attività di demolizione, al posto degli inerti naturali. Nonostante il diffondersi di questa pratica, tuttavia, rimane particolarmente sentita la necessità di individuare soluzioni alternative per ridurre i consumi di materiali inerti di cava nella produzione di calcestruzzo.
Scopo della presente invenzione è quello di superare i suddetti inconvenienti evidenziati dallo stato della tecnica.
La Richiedente ha sorprendentemente trovato che è possibile utilizzare vantaggiosamente alcuni materiali di scarto destinati allo smaltimento come rifiuti per preparare un particolare materiale inerte da utilizzare nella produzione di calcestruzzo.
È un primo oggetto della presente invenzione un materiale composito inerte ottenibile attraverso un processo che comprende le seguenti fasi operative:
I) miscelare un “combustibile derivato dai rifiuti” (CDR) con una resina legante ed un catalizzatore di indurimento;
II) lasciare indurire la miscela ottenuta nella fase I);
III) opzionalmente, triturare il materiale composito indurito ottenuto nella fase II) sino ad ottenere frammenti, preferibilmente di lunghezza variabile da 3 a 5 cm circa.
Un secondo oggetto della presente invenzione è il suddetto procedimento per ottenere detto materiale composito inerte.
Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:
- la figura 1 mostra un esempio di elemento strutturale in calcestruzzo secondo la presente invenzione;
- la figura 2 è un esempio schematico di posa di un sottofondo stradale costituito da elementi strutturali in calcestruzzo del tipo illustrato in figura 1.
Il CDR utilizzato nella fase I) del procedimento di preparazione del materiale composito inerte è generalmente in forma di frammenti o granuli delle dimensioni di circa 1-3 cm. Tali dimensioni facilitano la dispersione del CDR nella resina e quindi l’ottenimento di una materiale composito omogeneo. Se il CDR, in origine, non è in forma di frammenti o granuli, esso può essere ridotto a granuli o frammenti di opportune dimensioni (ad esempio per triturazione) prima di venire alimentato alla fase I.
La resina legante utilizzata come collante del CDR nella preparazione del suddetto materiale composito inerte è preferibilmente una resina sintetica, più preferibilmente una resina di tipo epossidico.
Preferibilmente, il catalizzatore di indurimento è un composto di natura amminica.
Preferibilmente, il materiale composito inerte oggetto della presente invenzione ha la seguente composizione percentuale in peso:
- da 90 a 95% in peso di CDR,
- da 2 a 5% in peso di resina legante,
- da 2 a 5% in peso di catalizzatore.
Il materiale composito oggetto della presente invenzione può essere ottenuto in qualunque forma. A tal fine, la miscela fluida ottenuta nella fase I) è versata in uno stampo della forma desiderata e quindi lasciata indurire al suo interno. Lo stampo può essere ad esempio una cassaforma del tipo generalmente utilizzato nel settore edile.
La reazione di indurimento del materiale composito è innescata dal contatto della resina con il catalizzatore e procede con sviluppo di calore. Il calore sviluppato dalla reazione contribuisce all’eliminazione dell’eventuale componente batterica presente nei materiali utilizzati, in particolare nel CDR.
Per avere maggiori garanzie circa l’assenza di carica batterica nel materiale composito oggetto dell’invenzione, è preferibile trattare il CDR ad alta temperatura prima di alimentarlo nella fase I) del procedimento. A tal fine, il CDR può essere sottoposto, ad esempio, a riscaldamento in forno a tamburo ad una temperatura di circa 100°C per circa 10 minuti.
Una volta completato l’indurimento della resina nella fase II), che in condizioni ambientali normali si realizza generalmente in circa 20-30 minuti, il materiale composito inerte presenta una superficie liscia e lucida ed è completamente inodore.
Il procedimento di preparazione del materiale composito oggetto dell’invenzione è realizzato con i dispositivi e secondo le tecniche note all’esperto del ramo. Ad esempio, gli ingredienti possono essere miscelati nella fase I) del procedimento mediante un mescolatore del tipo generalmente utilizzato nel settore edile.
Il materiale composito inerte secondo la presente invenzione mostra eccellenti proprietà di resistenza meccanica, agli agenti chimici, all’usura ed antigraffio.
Il materiale composito inerte secondo la presente invenzione ha inoltre un peso specifico relativamente basso, generalmente variabile da 0,90 a 1,10 g/cm<3>, preferibilmente uguale a circa 1 g/cm<3>.
Inoltre, esso è chimicamente inerte, non essendo soggetto a degradazione o al rilascio di alcun tipo di sostanza nelle condizioni di utilizzo.
Il materiale composito inerte sopra descritto può essere vantaggiosamente utilizzato come materiale inerte per la preparazione di un calcestruzzo.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è quindi un calcestruzzo comprendente il materiale composito inerte sopra descritto ed il relativo procedimento per ottenerlo.
Preferibilmente, il calcestruzzo oggetto della presente invenzione contiene il materiale composito inerte sopra descritto in forma di frammenti di lunghezza variabile da 3 a 5 cm circa.
In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, il calcestruzzo oggetto della presente invenzione comprende, inoltre, altri materiali inerti di recupero, preferibilmente frammenti di gomma derivante da pneumatici usati e frammenti di scarti di legno.
Con i termini “frammenti di gomma” e “frammenti di scarti di legno” si intendono porzioni dei rispettivi materiali di dimensioni analoghe a quelle dei materiali inerti generalmente impiegati nella preparazione del calcestruzzo convenzionale.
Il calcestruzzo oggetto della presente invenzione può, inoltre, essere addizionato di fibre sintetiche, preferibilmente fibre di polipropilene. La presenza di fibre omogeneamente disperse e casualmente orientate all’interno del calcestruzzo permette di ottenere manufatti in calcestruzzo aventi una sorta di “armatura multidirezionale” di rinforzo.
Il calcestruzzo oggetto della presente invenzione comprende, inoltre, i componenti generalmente presenti nei calcestruzzi, come ad esempio sabbia silicea, ghiaia, cemento e acqua.
Il calcestruzzo oggetto della presente invenzione ha preferibilmente la seguente composizione percentuale in peso:
- da 60 a 70% del materiale composito inerte secondo la presente invenzione;
- da 15 a 20% di gomma derivante da pneumatici usati,
- da 5 a 10% di scarti di legno,
- da 30 a 40% di sabbia silicea,
- da 20 a 30% di cemento,
- da 5 a 8% di acqua,
- opzionalmente, da 0,01 a 0,05% di fibre sintetiche, preferibilmente fibre di polipropilene.
Il procedimento per la preparazione del suddetto calcestruzzo comprende la miscelazione di:
- da 70 a 80% del materiale composito inerte secondo la presente invenzione;
- da 15 a 20% di gomma derivante da pneumatici usati,
- da 5 a 10% di scarti di legno,
- da 5 a 10% di sabbia silicea,
- da 10 a 15% di cemento,
- da 5 a 8% di acqua,
- opzionalmente, da 0,1 a 0,2% di fibre sintetiche, preferibilmente fibre di polipropilene.
La miscelazione dei suddetti ingredienti può essere realizzata con l’ausilio delle apparecchiature e secondo le tecniche note all’esperto del ramo.
La possibilità di utilizzare materiali di scarto come il CDR, la gomma derivante da pneumatici usati e gli scarti di legno permette, da un lato, di evitare lo smaltimento definitivo di tali materiali, dall’altro, di diminuire i consumi di materiale inerte proveniente da attività estrattive nella produzione di calcestruzzo.
Il calcestruzzo sopra descritto può essere impiegato per realizzare manufatti per applicazioni strutturali di vario genere.
È quindi un ulteriore oggetto della presente invenzione un elemento strutturale comprendente un calcestruzzo del tipo sopra descritto, detto elemento avendo preferibilmente forma di piastra.
Un ultimo oggetto della presente invenzione è un procedimento per la preparazione di un elemento strutturale comprendente le seguenti fasi operative:
A) miscelare:
- da 60 a 70% in peso del materiale composito inerte secondo la presente invenzione;
- da 15 a 20% in peso di gomma derivante da pneumatici usati;
- da 5 a 10% in peso di scarti di legno,
- da 30 a 40% in peso di sabbia silicea,
- da 20 a 30% in peso di cemento,
- da 5 a 8% in peso di acqua,
- opzionalmente, da 0,01 a 0,05% in peso di fibre sintetiche, preferibilmente fibre di polipropilene;
B) versare la miscela ottenuta nella fase A) in uno stampo, detto stampo essendo preferibilmente sagomato per ottenere un manufatto in forma di piastra;
C) lasciare indurire la miscela all’interno di detto stampo.
Per la realizzazione della fase A) è possibile utilizzare le apparecchiature di miscelazione generalmente utilizzate nel settore edile. Particolarmente preferito è l’utilizzo di mescolatori planetari, i quali sono in grado di amalgamare bene gli ingredienti anche in presenza di poca acqua.
Preferibilmente, l’elemento strutturale oggetto della presente invenzione è realizzato in forma di piastra, del tipo ad esempio rappresentato nell’allegata figura 1. La forma in piastra rende il suddetto elemento strutturale particolarmente adatto per la realizzazione o il rivestimento di superfici, quali ad esempio la realizzazione di sottofondi stradali.
Per la realizzazione di sottofondi stradali, l’elemento strutturale oggetto della presente invenzione ha preferibilmente la forma di una piastra di dimensioni di circa 2,40 m di lunghezza, circa 2,40 m di larghezza e circa 0,50 m di spessore. Le dimensioni dell’elemento strutturale, tuttavia, possono sono scelte di volta in volta in funzione dello specifico utilizzo previsto.
In una forma di realizzazione preferita la sagoma dell’elemento strutturale in forma di piastra è tale da consentire l’incastro di detto elemento con altri elementi strutturali uguali, favorendo così la realizzazione di superfici perfettamente piane. Un esempio di elementi strutturali secondo la presente invenzione uniti ad incastro è rappresentato in figura 2.
Vantaggiosamente un elemento strutturale secondo la presente invenzione è molto più flessibile dei tradizionali manufatti in calcestruzzo convenzionale attualmente utilizzati per la realizzazione di pavimentazioni o sottofondi stradali. Esso è inoltre facilmente trasportabile poiché, per via della presenza al suo interno di materiali inerti più leggeri rispetto alle tradizionali miscele di sabbia e/o ghiaia, risulta più leggero dei normali manufatti cementizi (circa 40% più leggero). I suddetti elementi in calcestruzzo, impiegati come anticapillari nella fondazione dei rilevati stradali, riducono considerevolmente la necessità d’impiego di sabbia (oltre che ghiaia e geotessile) e si prestano, meglio di questa, a formare uno stato di fondazione nei terreni umidi.
L’utilizzo del calcestruzzo oggetto della presente invenzione nel settore delle costruzioni contribuisce a ridurre in maniera sostanziale il consumo di materiali inerti di origine naturale, quali sabbia silicea, ghiaia, ecc., generando conseguentemente un minore impatto ambientale. Inoltre, l’utilizzo del calcestruzzo secondo la presente invenzione permette di recuperare materiali di scarto, quali il CDR, gli scarti legno e di gomma derivante dai pneumatici usati che sarebbero altrimenti destinati allo smaltimento in discarica o, al limite, al recupero energetico.
Infine, i procedimenti di preparazione del materiale composito inerte e del calcestruzzo che lo contiene oggetto della presente invenzione sono anche semplici da realizzare ed economici, in quanto utilizzano materiali inerti di recupero non necessitano di particolari apparecchiature per la loro attuazione.
Il materiale composito inerte, il calcestruzzo che lo contiene così come i relativi procedimenti di preparazione della presente invenzione sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo.
I seguenti esempi di realizzazione sono forniti a mero scopo illustrativo della presente invenzione e non devono essere intesi in senso limitativo dell’ambito di protezione definito dalle accluse rivendicazioni.
ESEMPIO 1
Un materiale composito inerte secondo la presente invenzione è stato preparato miscelando in un mescolatore i seguenti ingredienti:
- 90% frammenti di CDR;
- 5% di una resina epossidica;
- 5% di catalizzatore di indurimento di tipo amminico.
Il CDR è stato sottoposto preventivamente ad un riscaldamento in forno a tamburo a 100°C per circa 10 minuti per eliminare la carica batterica.
La resina epossidica ed il catalizzatore sono disponibili in commercio come prodotto bi-componente (PREAD ATS MASS 2605 della società A.T.S. S.r.l.).
La miscela è stata quindi colata in uno stampo a forma di parallelepipedo e quindi lasciata indurire. La densità del materiale indurito è risultata pari a 1,01 g/cm<3>.
Il materiale composito inerte indurito è stato poi triturato sino ad ottenere frammenti di lunghezza variabile da 3 a 5 cm circa.
ESEMPIO 2
Un calcestruzzo secondo la presente invenzione comprendente il materiale composito inerte dell’Esempio 1 è stato preparato miscelando in un mescolatore planetario la seguente miscela:
- 80% in peso di materiale composito inerte dell’Esempio 1;
- 20% in peso di frammenti di pneumatici usati; - 10% in peso di frammenti di scarti di legno, - 10% in peso di sabbia silicea,
- 15% in peso di cemento,
- 8% in peso di acqua,
- 0,05% in peso di fibre di polipropilene.
Dopo essere stata mescolata sino ad ottenere una miscela omogenea, la miscela è stata trasferita in uno stampo opportunamente sagomato e lasciata indurire, ottenendo un elemento strutturale in forma di piastra.
Il suddetto elemento strutturale in forma di piastra presenta le seguenti caratteristiche tecniche: - peso specifico: 1,10 g/cm<3>;
- resistenza alla compressione: circa 100 MPa,
- resistenza alla trazione: circa 62 MPa,
- assorbimento d’acqua: inferiore allo 0,20%.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1) Materiale composito inerte ottenibile attraverso un processo che comprende le seguenti fasi operative: I) miscelare un “combustibile derivato dai rifiuti” (CDR) con una resina legante ed un catalizzatore di indurimento; II) lasciare indurire la miscela ottenuta nella fase I); III) opzionalmente, triturare il materiale composito indurito ottenuto nella fase II) sino ad ottenere frammenti, preferibilmente di lunghezza variabile da 3 a 5 cm circa.
- 2) Materiale composito inerte secondo la rivendicazione 1 in cui la resina legante è preferibilmente una resina sintetica, più preferibilmente una resina di tipo epossidico.
- 3) Materiale composito inerte secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui il catalizzatore di indurimento è un catalizzatore di tipo amminico.
- 4) Materiale composito inerte secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3 avente la seguente composizione percentuale in peso: - da 90 a 95% di frammenti di CDR; - da 2 a 5% di resina legante; - da 2 a 5% di catalizzatore di indurimento.
- 5) Materiale composito inerte secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4 caratterizzato dal fatto di avere una densità variabile da 0,90 a 1,10 g/cm<3>, preferibilmente circa 1 g/cm<3>.
- 6) Calcestruzzo comprendente un materiale composito inerte secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5.
- 7) Calcestruzzo secondo la rivendicazione 6 comprendente, inoltre, altri materiali inerti di recupero, preferibilmente gomma derivante da pneumatici usati e scarti di legno.
- 8) Calcestruzzo secondo la rivendicazione 6 o 7 comprendente inoltre fibre sintetiche, preferibilmente fibre di polipropilene.
- 9) Calcestruzzo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8 avente la seguente composizione percentuale in peso: - da 70 a 80% del materiale composito inerte secondo la presente invenzione; - da 15 a 20% di gomma derivante da pneumatici usati, - da 5 a 10% di scarti di legno, - da 5 a 10% di sabbia silicea, - da 10 a 15% di cemento, - da 5 a 8% di acqua, - opzionalmente, da 0,1 a 0,2% di fibre sintetiche, preferibilmente fibre di polipropilene.
- 10) Elemento strutturale comprendente un calcestruzzo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 9, detto elemento avendo preferibilmente forma di piastra.
- 11) Procedimento per la preparazione di un materiale composito come definito in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6 comprendente le seguenti fasi operative: I) miscelare del CDR con una resina legante ed un catalizzatore di indurimento; II) lasciare indurire la miscela ottenuta nella fase I); III) opzionalmente, triturare il materiale composito indurito ottenuto nella fase II) sino ad ottenere frammenti, preferibilmente di lunghezza variabile da 3 a 5 cm circa.
- 12) Procedimento per la preparazione di un elemento strutturale in calcestruzzo, comprendente le seguenti fasi operative: A) miscelare: - 80% in peso di materiale composito inerte dell’Esempio 1; - 20% in peso di frammenti di pneumatici usati; - 10% in peso di frammenti di scarti di legno, - 10% in peso di sabbia silicea, - 15% in peso di cemento, - 8% in peso di acqua, - 0,05% in peso di fibre di polipropilene; B) versare la miscela ottenuta nella fase A) in uno stampo, detto stampo essendo preferibilmente sagomato per ottenere un manufatto in forma di piastra; C) lasciare indurire la miscela all’interno di detto stampo.
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| IT001431A ITMI20081431A1 (it) | 2008-07-31 | 2008-07-31 | Materiale composito inerte per calcestruzzo e relativo metodo di preparazione |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1413969A (fr) * | 1964-08-28 | 1965-10-15 | Pinturas Saavedra S A Commerci | Produit industriel nouveau d'origine cellulosique, servant de base à la fabricationde divers matériaux de construction et à d'autres applications industrielles |
| FR2249534A5 (en) * | 1973-10-29 | 1975-05-23 | Kropfhammer Georg | Treatment of household/agricultural/forestry waste - for the production of building construction units eg plates, blocks |
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-
2008
- 2008-07-31 IT IT001431A patent/ITMI20081431A1/it unknown
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| AMINABHAVI, T.M., PATEL, R.C. & BIRADAR, N.S.: "Studies On Physico-Mechanical Properties of Some New Light Weight Engineering Materials", POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, vol. 21, no. 16, 1981, pages 1085 - 1091, XP002525269 * |
| DATABASE WPI Week 199844, Derwent World Patents Index; AN 1998-514446, XP002525270 * |
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