ITMI20082241A1 - LIGHTWEIGHT STRUCTURAL CONCRETE BASED ON EXPANDED GLASS - Google Patents

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    • C04B2111/40Porous or lightweight materials

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: Description of the industrial invention entitled:

CALCESTRUZZO STRUTTURALE ALLEGGERITO A BASE DI VETRO ESPANSO STRUCTURAL LIGHTENED CONCRETE BASED ON EXPANDED GLASS

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un calcestruzzo tradizionale strutturale alleggerito. The present invention relates to a traditional lightweight structural concrete.

Come à ̈ noto, il calcestruzzo à ̈ un materiale artificiale composto da aggregati lapidei di diverse dimensioni, uniti da un legante idraulico che à ̈ il cemento, la cui attivazione avviene grazie alle reazioni chimiche con l’acqua. Pertanto i componenti essenziali del calcestruzzo sono gli aggregati, il cemento e l’acqua. As is known, concrete is an artificial material composed of stone aggregates of different sizes, joined by a hydraulic binder that is cement, whose activation occurs thanks to chemical reactions with water. Therefore the essential components of concrete are aggregates, cement and water.

Gli aggregati formano lo scheletro solido del calcestruzzo e ne costituiscono la percentuale prevalente in peso e volume. La qualità degli aggregati à ̈ determinante per la buona riuscita del calcestruzzo. A questo scopo si impiegano aggregati silicatici di diverso diametro, a grana grossa quali ghiaia o pietrisco, a grana fine come la sabbia, e la granulometria della miscela di aggregati deve essere il più possibile assortita, il che si ottiene mescolando in proporzioni opportune aggregati di diversa pezzatura. The aggregates form the solid skeleton of the concrete and constitute the prevailing percentage by weight and volume. The quality of the aggregates is decisive for the success of the concrete. For this purpose, silicate aggregates of different diameters are used, coarse-grained such as gravel or crushed stone, fine-grained such as sand, and the granulometry of the aggregate mixture must be as assorted as possible, which is obtained by mixing aggregates of different size.

Nei calcestruzzi strutturali ordinari à ̈ noto impiegare aggregati silicatici aventi un diametro massimo conosciuto e controllato (granulometria). In ordinary structural concretes it is known to use silicate aggregates having a known and controlled maximum diameter (granulometry).

I fattori che influenzano la durabilità del calcestruzzo sono quindi il dosaggio e il tipo di cemento, la composizione degli aggregati, il rapporto acqua/cemento, le condizioni ambientali durante la maturazione e quelle di esercizio del manufatto costituito. The factors that influence the durability of the concrete are therefore the dosage and type of cement, the composition of the aggregates, the water / cement ratio, the environmental conditions during maturation and those in operation of the manufactured product.

Tra le caratteristiche più importanti del calcestruzzo strutturale vi à ̈ naturalmente la resistenza meccanica, in particolare si identifica come parametro di riferimento lo sforzo di rottura a compressione Rck. Among the most important characteristics of structural concrete there is of course the mechanical resistance, in particular the compressive breaking stress Rck is identified as a reference parameter.

Come à ̈ noto, il calcestruzzo à ̈ classificato in classi di resistenza in base alla resistenza a compressione, espressa appunto come resistenza caratteristica a compressione Rckoppure come fck. La resistenza caratteristica Rckviene determinata sulla base dei valori ottenuti da prove a compressione a 28 gg su provini cubici di 150 mm di lato, mentre la resistenza caratteristica fCkviene determinata sulla base dei valori ottenuti da prove di compressione a 28 gg su cilindri di 150 mm di diametro e 300 mm di altezza. As is known, concrete is classified into strength classes based on compressive strength, expressed precisely as the characteristic compressive strength Rck or as fck. The characteristic resistance Rck is determined on the basis of the values obtained from compression tests after 28 days on cubic specimens with a side of 150 mm, while the characteristic resistance fCk is determined on the basis of the values obtained from compression tests after 28 days on cylinders of 150 mm diameter and 300 mm in height.

Le classi di resistenza del calcestruzzo strutturale si indicano ad esempio con C 8/10, C 40/50 e via dicendo, dove il primo dei valori rappresenta fCke il secondo Rck, ambedue espressi N/mm<2>. The strength classes of structural concrete are indicated for example with C 8/10, C 40/50 and so on, where the first of the values represents fCke and the second Rck, both expressed N / mm <2>.

Altra caratteristica estremamente rilevante à ̈ la lavorabilità. La lavorabilità del calcestruzzo strutturale à ̈ una proprietà molto importante in quanto essa consente di facilitare la messa in opera, ottenere getti compatti, privi di cavità e difetti. La lavorabilità si migliora aumentando il contenuto in acqua, che però riduce notevolmente la resistenza. Another extremely important feature is the workability. The workability of the structural concrete is a very important property as it allows to facilitate the installation, to obtain compact castings, free of cavities and defects. Workability is improved by increasing the water content, which however significantly reduces resistance.

Accanto ai calcestruzzi strutturali come sopra brevemente definiti, vi sono i calcestruzzi strutturali alleggeriti. Alongside the structural concretes as briefly defined above, there are the lightweight structural concretes.

Poiché i calcestruzzi strutturali presentano un notevole peso specifico, che può essere compreso tra i 2.000 ed i 2.600 Kg/m<3>, in edilizia si à ̈ spesso costretti ad utilizzare calcestruzzi leggeri, ad esempio al fine di ridurre i carichi permanenti di una struttura. Since structural concretes have a considerable specific weight, which can be between 2,000 and 2,600 Kg / m <3>, in construction it is often forced to use light concretes, for example in order to reduce the permanent loads of a structure.

I calcestruzzi strutturali leggeri sono dunque particolari calcestruzzi che hanno un peso specifico inferiore a quello dei calcestruzzi ordinari, compreso tra 1.400 e 2.000 Kg/m<3>. Lightweight structural concretes are therefore particular concretes that have a specific weight lower than that of ordinary concretes, between 1,400 and 2,000 Kg / m <3>.

II calcestruzzo strutturale leggero, fino a oggi conosciuto, à ̈ un conglomerato cementizio ottenuto sostituendo tutto o in parte l’aggregato ordinario con aggregato leggero quale argilla o scisti argillosi espansi, come indicato dal D.M 9/01/96 - "Norme tecniche per il calcolo, l’esecuzione e il collaudo delle strutture in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche†. La possibilità dunque di realizzare strutture come travi, pilastri e solai, gettati in opera o prefabbricati, con un risparmio di peso proprio à ̈ realizzata sostituendo le frazioni più grossolane dell’aggregato tradizionale quale ghiaia o pietrisco con un aggregato costituito da granuli di argilla o scisti espansi. The light structural concrete, known up to now, is a cement conglomerate obtained by replacing all or part of the ordinary aggregate with light aggregate such as clay or expanded clayey shale, as indicated by the Ministerial Decree 9/01/96 - "Technical standards for the calculation, execution and testing of normal and prestressed reinforced concrete structures and for metal structures. ”The possibility, therefore, of creating structures such as beams, pillars and floors, cast in situ or prefabricated, with a saving of own weight It is made by replacing the coarser fractions of the traditional aggregate such as gravel or crushed stone with an aggregate consisting of clay granules or expanded shale.

Il calcestruzzo strutturale leggero così ottenuto deve avere a fronte, come detto, di un peso specifico contenuto, una resistenza caratteristica a compressione The lightweight structural concrete thus obtained must have a characteristic resistance to compression compared to a low specific weight

RCk a 28 giorni non inferiore ai 15 N/mm<2>. RCk at 28 days not less than 15 N / mm <2>.

I calcestruzzi strutturali alleggeriti a oggi noti allo stato dell’arte presentano tuttavia una serie di svantaggi. However, the lightened structural concretes known to the state of the art today have a series of disadvantages.

Un primo svantaggio consiste nella repentina perdita di lavorabilità dovuta sostanzialmente all’elevata suzione di acqua da parte dell’argilla. Al fine di ridurre o evitare l’assorbimento di acqua da parte dell’argilla, questa deve essere trattata chimicamente, determinando una fase aggiuntiva di lavorazione del materiale, oltre che un più complesso e costoso processo di produzione. Un secondo inconveniente consiste nel fatto che i calcestruzzi strutturali alleggeriti presentano un modulo di elasticità inferiore rispetto ad un calcestruzzo strutturale ordinario, il che si traduce in un aumento delle dimensioni delle strutture per sopperire a questo limite, vanificando in parte l’effetto dell’impiego di un calcestruzzo strutturale alleggerito. A first disadvantage consists in the sudden loss of workability substantially due to the high suction of water by the clay. In order to reduce or avoid the absorption of water by the clay, it must be chemically treated, resulting in an additional processing phase of the material, as well as a more complex and expensive production process. A second drawback consists in the fact that lightened structural concretes have a lower modulus of elasticity than ordinary structural concrete, which results in an increase in the size of the structures to compensate for this limit, partially nullifying the effect of ™ use of a lightweight structural concrete.

Ancora un inconveniente dei calcestruzzi strutturali alleggeriti di tipo noto consiste nel fatto che il processo produttivo dell’argilla non garantisce la costanza delle caratteristiche tecniche del prodotto. Another drawback of lightened structural concretes of the known type consists in the fact that the clay production process does not guarantee the constancy of the technical characteristics of the product.

La norma armonizzata UNI EN 13055-1:2003 - “Aggregati leggeri. Aggregati leggeri per calcestruzzo, malta e malta per iniezione†consente di prevedere l’impiego di materiali inerti e riciclabili come materiale di alleggerimento. The harmonized standard UNI EN 13055-1: 2003 - â € œLight aggregates. Lightweight aggregates for concrete, mortar and injection mortarâ € allows for the use of inert and recyclable materials as lightening material.

Compito precipuo della presente invenzione à ̈ quindi quello di fornire un calcestruzzo strutturale alleggerito che consenta di superare gli inconvenienti che affliggono le soluzioni di tipo noto. The main task of the present invention is therefore to provide a lightened structural concrete which allows to overcome the drawbacks that afflict known solutions.

Nell'ambito di questo compito, scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un calcestruzzo strutturale alleggerito il quale presenti pari leggerezza, ovvero peso specifico, di un calcestruzzo alleggerito in argilla espansa associata ad una lavorabilità e scorrevolezza di un calcestruzzo ordinario. Within this aim, the object of the present invention is to provide a lightweight structural concrete which has the same lightness, or specific weight, of a lightweight expanded clay concrete associated with the workability and smoothness of an ordinary concrete.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un calcestruzzo strutturale alleggerito il quale presenti un modulo elastico elevato. A further object of the present invention is to provide a lightweight structural concrete which has a high elastic modulus.

Ancora uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un calcestruzzo strutturale alleggerito il quale possa comprendere una percentuale minore di aggregato leggero rispetto al calcestruzzo alleggerito con argilla, in questo modo alterando il meno possibile la resistenza e le proprietà meccaniche proprie del calcestruzzo ordinario. Another object of the present invention is to provide a lightweight structural concrete which can comprise a lower percentage of lightweight aggregate than concrete lightened with clay, thus altering as little as possible the strength and mechanical properties of ordinary concrete.

Non ultimo scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un calcestruzzo strutturale alleggerito il quale presenti caratteristiche prestazionali maggiormente costanti rispetto ai calcestruzzi alleggeriti noti. Not the least object of the present invention is to provide a lightweight structural concrete which has more constant performance characteristics than known lightweight concretes.

Ancora à ̈ scopo della presente invenzione quello di fornire un calcestruzzo strutturale alleggerito che comprenda materiali inerti dal punto di vista chimico. Another object of the present invention is to provide a lightweight structural concrete which comprises inert materials from the chemical point of view.

È inoltre scopo della presente invenzione quello di fornire un calcestruzzo strutturale alleggerito che comprenda come aggregato di alleggerimento un materiale non solo di cava, ad esempio un materiale riciclato. It is also an object of the present invention to provide a lightened structural concrete which comprises as a lightening aggregate a material not only from quarry, for example a recycled material.

Questo compito e questi e altri scopi che risulteranno maggiormente chiari in seguito sono raggiunti da un calcestruzzo strutturale alleggerito del tipo comprendente cemento e aggregati silicatici e caratterizzato per il fatto di comprendere inoltre microsfere di vetro. This aim and these and other objects which will become clearer hereinafter are achieved by a lightweight structural concrete of the type comprising cement and silicate aggregates and characterized in that it further comprises glass microspheres.

Inoltre, il calcestruzzo secondo la presente invenzione si caratterizza per il fatto che detti aggregati silicatici presentano un diametro massimo inferiore ai 12 mm e che le microsfere di vetro hanno una frazione granulometrica compresa tra i 2 e i 10 mm. Furthermore, the concrete according to the present invention is characterized by the fact that said silicate aggregates have a maximum diameter of less than 12 mm and that the glass microspheres have a particle size fraction between 2 and 10 mm.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione diverranno maggiormente chiari dalla seguente descrizione dettagliata dell’invenzione, data in forma esemplificativa e non limitativa. Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the following detailed description of the invention, given in an exemplary and non-limiting form.

Secondo una forma di realizzazione preferita il calcestruzzo alleggerito secondo la presente invenzione comprende cemento secondo quanto stabilito dalle norme in vigore, in particolare può comprendere cemento secondo quanto stabilito dalla UNI EN 197-1, e comprende inoltre aggregati silicatici e vetro espanso disperso in forma di microsfere nell’aggregato. According to a preferred embodiment, the lightweight concrete according to the present invention comprises cement according to what is established by the standards in force, in particular it can include cement according to what is established by UNI EN 197-1, and also includes silicate aggregates and expanded glass dispersed in the form of microspheres in the aggregate.

Più in particolare, il vetro espanso presente nell’aggregato in forma di microsfere può rappresentare una percentuale variabile tra il 10 ed il 50% in peso del calcestruzzo strutturale secondo la presente invenzione. More specifically, the expanded glass present in the aggregate in the form of microspheres can represent a variable percentage between 10 and 50% by weight of the structural concrete according to the present invention.

Inoltre, il calcestruzzo strutturale secondo la presente invenzione comprende vantaggiosamente additivi iperfluidificanti, normalmente impiegati per la produzione di calcestruzzi reodinamici e/o autocompattanti. Furthermore, the structural concrete according to the present invention advantageously comprises hyperplasticizing additives, normally used for the production of rheodynamic and / or self-compacting concrete.

Grazie al minor peso specifico del vetro rispetto alle argille impiegate nei calcestruzzi tradizionali, il calcestruzzo alleggerito secondo la presente invenzione raggiunge lo stesso scopo di mantenere la massa volumica compresa tra gli 800 ed i 2000 Kg/m<3>pur mantenendo resistenza caratteristica a compressione che lo fa classificare in classe C 25/30. Thanks to the lower specific weight of glass compared to clays used in traditional concretes, the lightened concrete according to the present invention achieves the same purpose of maintaining the density between 800 and 2000 Kg / m <3> while maintaining characteristic compressive strength which makes it classified in class C 25/30.

A differenza dei calcestruzzi alleggeriti noti, il calcestruzzo strutturale alleggerito secondo la presente invenzione può essere utilizzato in tutte le classi di consistenza in cui à ̈ previsto l'impiego di un calcestruzzo strutturale ordinario (da S1 a S5). Unlike known lightweight concretes, the lightweight structural concrete according to the present invention can be used in all consistency classes in which the use of ordinary structural concrete is envisaged (from S1 to S5).

Il calcestruzzo strutturale alleggerito secondo la presente invenzione può vantaggiosamente essere fornito in sacchi. Più in particolare, il prodotto à ̈ adatto ad essere commercializzato in sacchi ideati dalla stessa richiedente e che prevedono un setto separatore che consente di mantenere legante e aggregati separati fino al momento deH’utilizzo. The lightweight structural concrete according to the present invention can advantageously be supplied in bags. More specifically, the product is suitable for being marketed in bags designed by the same applicant and which include a separator septum which allows the binder and aggregates to be kept separate until the moment of use.

Si à ̈ così mostrato come il calcestruzzo strutturale alleggerito secondo la presente invenzione raggiunga lo scopo e gli oggetti preposti. It has thus been shown how the lightweight structural concrete according to the present invention achieves the intended purpose and objects.

In particolare, si à ̈ illustrato come il calcestruzzo strutturale alleggerito secondo la presente invenzione consenta di ottenere un’adeguata resistenza a compressione e un modulo elastico tipico di un calcestruzzo strutturale ordinario, con un peso specifico in linea con i calcestruzzi alleggeriti. In particular, it has been illustrated how the lightweight structural concrete according to the present invention allows to obtain an adequate compressive strength and an elastic modulus typical of an ordinary structural concrete, with a specific weight in line with the lightened concrete.

Inoltre, il calcestruzzo strutturale alleggerito secondo la presente invenzione ha raggiunto lo scopo di presentare prestazioni costanti. Furthermore, the lightweight structural concrete according to the present invention has achieved the object of having constant performance.

Si à ̈ inoltre raggiunto lo scopo di ottenere un calcestruzzo strutturale alleggerito comprendente materiali inerti dal punto di vista chimico. Non ultimo scopo raggiunto dal calcestruzzo strutturale alleggerito, secondo la presente invenzione, à ̈ quello di comprendere una percentuale in peso di aggregato leggero inferiore rispetto a quanto previsto nei calcestruzzi alleggeriti di tipo noto, mantenendo comunque caratteristiche meccaniche adeguate in linea con i calcestruzzi strutturali ordinari. Furthermore, the aim of obtaining a lightened structural concrete comprising inert materials from a chemical point of view has been achieved. Not least object achieved by lightened structural concrete, according to the present invention, is to include a percentage by weight of light aggregate lower than that envisaged in lightened concrete of known type, while maintaining adequate mechanical characteristics in line with ordinary structural concrete. .

Numerose modifiche possono essere effettuate dall'esperto del ramo senza uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione. Numerous modifications can be made by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the present invention.

L’ambito di protezione delle rivendicazioni, quindi, non deve essere limitato dalle illustrazioni o dalle forme di realizzazione preferite mostrate nella descrizione in forma di esempio, ma piuttosto le rivendicazioni devono comprendere tutte le caratteristiche di novità brevettabile deducibili dalla presente invenzione, incluse tutte le caratteristiche che sarebbero trattate come equivalenti dal tecnico del ramo. The scope of the claims, therefore, must not be limited by the illustrations or preferred embodiments shown in the description in exemplary form, but rather the claims must include all the patentable novelty features deductible from the present invention, including all the characteristics that would be treated as equivalent by the person skilled in the art.

Claims (12)

RIVENDICAZIONI 1 . Calcestruzzo strutturale alleggerito del tipo comprendente cemento, aggregati silicatici inerti e additivi superfluidificanti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre microsfere di vetro espanso. CLAIMS 1. Lightweight structural concrete of the type comprising cement, inert silicate aggregates and superplasticizing additives, characterized in that it further comprises expanded glass microspheres. 2. Calcestruzzo strutturale alleggerito secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detti aggregati silicatici presentano un diametro massimo minore o uguale a 12 mm. 2. Lightweight structural concrete according to the preceding claim, characterized in that said silicate aggregates have a maximum diameter less than or equal to 12 mm. 3. Calcestruzzo strutturale alleggerito secondo la prima rivendicazione, caratterizzato dal fatto che dette microsfere presentano un diametro compreso tra i 2 e i 10 mm. 3. Lightweight structural concrete according to the first claim, characterized in that said microspheres have a diameter between 2 and 10 mm. 4. Calcestruzzo strutturale alleggerito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere dette microsfere di vetro espanso in una percentuale compresa tra il 10 ed il 50% in peso. 4. Lightweight structural concrete according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises said expanded glass microspheres in a percentage comprised between 10 and 50% by weight. 5. Calcestruzzo strutturale alleggerito secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette microsfere di vetro espanso costituiscono il materiale di alleggerimento del calcestruzzo. 5. Lightweight structural concrete according to one or more of the preceding claims, characterized in that said expanded glass microspheres constitute the lightening material of the concrete. 6. Calcestruzzo strutturale alleggerito secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che presenta una massa volumica compresa tra 800 e 2000 Kg/m<3>. 6. Lightweight structural concrete according to one or more of the preceding claims, characterized in that it has a density of between 800 and 2000 Kg / m <3>. 7. Calcestruzzo strutturale alleggerito secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di presentare una resistenza caratteristica a compressione di circa 25 RC|<. 7. Lightweight structural concrete according to one or more of the preceding claims, characterized in that it has a characteristic compressive strength of about 25 RC | <. 8. Calcestruzzo strutturale alleggerito secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di presentare una resistenza a compressione tale per cui esso à ̈ adatto ad essere classificato in classe C25/30. 8. Lightweight structural concrete according to one or more of the preceding claims, characterized in that it has a compressive strength such that it is suitable for being classified in class C25 / 30. 9. Calcestruzzo strutturale alleggerito secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di presentare una consistenza adatta a farlo classificare in una classe di consistenza da S1 a S5. 9. Lightweight structural concrete according to one or more of the preceding claims, characterized in that it has a consistency suitable for classifying it in a consistency class from S1 to S5. 10. Calcestruzzo strutturale alleggerito secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere commercializzato in sacchi. 10. Lightweight structural concrete according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is marketed in bags. 11. Sacco contenitore caratterizzato dal fatto di comprendere il calcestruzzo strutturale alleggerito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti. 11. Container bag characterized in that it comprises the lightweight structural concrete according to any one of the preceding claims. 12. Sacco contenitore secondo la rivendicazione precedente caratterizzato per il fatto di presentare al suo interno un setto separatore adatto a mantenere separato il cemento, da detto materiale aggregante.12. Container bag according to the preceding claim, characterized in that it has a separator septum inside which is suitable for keeping the cement separate from said aggregating material.
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