ITRM20130310A1 - Procedimento per la preparazione di un prodotto inorganico granulare, il prodotto così ottenuto e il suo uso come agente accelerante della reazione pozzolanica in malte e calcestruzzi. - Google Patents
Procedimento per la preparazione di un prodotto inorganico granulare, il prodotto così ottenuto e il suo uso come agente accelerante della reazione pozzolanica in malte e calcestruzzi.Info
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Description
"PROCEDIMENTO PER LA PREPARAZIONE DI UN PRODOTTO INORGANICO GRANULARE, IL
PRODOTTO COSÌ OTTENUTO E IL SUO USO COME AGENTE ACCELERANTE DELLA
REAZIONE POZZOLANICA IN MALTE E CALCESTRUZZI"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la preparazione di un prodotto inorganico granulare, al prodotto ottenibile mediante tale procedimento e al suo uso come accelerante, della reazione pozzolanica e delle resistenze meccaniche, ad esempio per la preparazione di malte e calcestruzzi.
STATO DELLA TECNICA ANTERIORE
La reazione pozzolanica à ̈ la reazione chimica che si verifica nei cementi contenenti materiale pozzolanico come ad esempio rocce ricche in silice. Alla base della reazione pozzolanica c’à ̈ una reazione acido-base tra idrossido di calcio ed acido silicico. La reazione pozzolanica, permette di migliorare la resistenza meccanica e impermeabilità del cemento, ma come à ̈ noto uno dei maggiori problemi della reazione pozzolanica à ̈ il tempo, essa infatti avviene in circa 90 giorni.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un procedimento per la preparazione di un prodotto inorganico granulare che può essere vantaggiosamente usato nella reazione pozzolanica, e in grado con la propria espansione di aumentare le resistenze meccaniche anche in assenza di reazioni pozzolaniche.
SOMMARIO DELL'INVENZIONE
Un primo oggetto della presente invenzione à ̈ un procedimento per la preparazione di un prodotto inorganico granulare comprendente i seguenti passaggi:
a) ridurre ad una pezzatura compresa tra 0,1 e 5 cm un calcare contenente almeno il 90% di carbonato di calcio;
b) riscaldare ad una temperatura di almeno 1550ËšC il materiale ottenuto al passaggio a) per un tempo di almeno 180 minuti;
c) raffreddare il prodotto ottenuto al passaggio b) fino a portarlo ad una temperatura inferiore a 30ËšC;
d) macinare il prodotto ottenuto al passaggio c) in modo tale da ottenere un prodotto con una granulometria inferiore a 200 micron.
Un secondo oggetto dell’invenzione à ̈ il prodotto inorganico granulare ottenibile dal procedimento secondo la presente invenzione.
Un terzo oggetto dell’invenzione à ̈ l’uso in una miscela cementizia del prodotto inorganico granulare ottenibile dal procedimento secondo la presente invenzione come acceleratore di una reazione pozzolanica e/o come agente per incrementare la resistenza meccanica.
Un quarto oggetto dell’invenzione à ̈ un procedimento per la preparazione di un conglomerato cementizio comprendente l’aggiungere il prodotto inorganico granulare ottenibile dal procedimento secondo la presente invenzione ad una miscela cementizia.
Il granulato secondo la presente invenzione permette di abbreviare il tempo della reazione pozzolanica fino a circa 20 giorni, con la conseguenza di incrementare notevolmente le resistenze a compressione fino al 30-40%, permettendo altresì la riduzione del dosaggio di cemento fino ad un 55%. Aspetto quest’ultimo non trascurabile in quanto una minore produzione di clinker da parte delle cementiere comporta una notevole riduzione delle emissioni di CO2 nell’atmosfera a livello globale.
Oltre alla semplicità d’impiego ed alla grande versatilità , soprattutto se riferita al suo contributo nei confronti degli agenti pozzolanici, il prodotto granulare secondo la presente invenzione, presenta gli ulteriori vantaggi di migliorare le resistenze meccaniche del manufatto finito e di incrementare l’aderenza all’interfaccia armaturacalcestruzzo.
Pur non volendo legare la presente invenzione ad alcun meccanismo si può ipotizzare che queste ulteriori caratteristiche trovano la loro giustificazione nelle seguenti considerazioni: in presenza di acqua l’idrato di calcio Ca(OH)2ottenuto, reagisce con azione pozzolanica con la silice (SiO2) formando silicato di calcio idrato, secondo la seguente reazione:
Ca(OH)2+ SiO2+ H2O → CaO·SiO2·nH2O
Il silicato di calcio idrato, essendo scarsamente solubile in acqua, contribuisce a fissare il componente espansivo e pozzolanico dell’additivo, secondo l’invenzione, che ha determinato il suo effetto. L’eventuale eccesso di componente alcalino, idrato di calcio Ca(OH)2, che non si combina completamente con la silice, mantiene elevato il pH dell’acqua contenuta all’interno delle porosità capillari della matrice cementizia. In tal modo, viene prolungata nel tempo la favorevole azione di passivazione delle armature evitando la loro dannosa ossidazione, con conseguenti espansioni localizzate tardive all’interfaccia armatura-calcestruzzo.
.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
Fig. 1: Grafico “combinato†con analisi dei vantaggi dell’agente accelerante della presente invenzione. Nella parte superiore à ̈ descritta la resistenza meccanica a compressione in funzione dell’ assorbimento di acqua in %. La parte inferiore riporta l’entità di ritiro/microespansione nel tempo
Fig. 2: Grafico raffigurante i vantaggi dell’utilizzo dell’agente accelerante della presente invenzione come da tabella 1 su calcestruzzo.
Fig. 3: Grafico raffigurante le prove di resistenza a compressione su malte,come da tabella 2.
Fig. 4: Grafico di espansione contrastata.
Nelle figure e nelle tabelle della presente descrizione il campione in cui non à ̈ stato aggiunto il prodotto inorganico granulare à ̈ indicato come TQ o tal quale, mentre il campione in cui à ̈ stato aggiunto l’agente pozzolanico à ̈ indicato TQ+CV (ceneri volanti), mentre quello denominato TQ+CV+D1 à ̈ con ceneri volanti e con il prodotto inorganico granulare secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. Il prodotto inorganico granulare secondo una forma di realizzazione della presente invenzione à ̈ indicato con D1.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE
Come precedentemente indicato, la presente invenzione riguarda un procedimento per la preparazione di un prodotto inorganico granulare.
Il procedimento prevede un primo passaggio a) in cui un calcare, contenente almeno il 90% in peso di carbonato di calcio, à ̈ sottoposto ad una riduzione a pezzatura compresa tra 0,1 e 5 cm preferibilmente tra 0,1 e 3 cm. La riduzione in pezzatura potrà essere effettuata ad esempio mediante macinazione e setacciatura o altre metodologie note al tecnico del settore.
Nel passaggio b) del metodo, il materiale ottenuto dopo il passaggio a) à ̈ sottoposto ad una temperatura di almeno 1550ËšC per un tempo di almeno 200 minuti, ad esempio per circa 180 minuti. Preferibilmente il riscaldamento sarà a temperature comprese nell’intervallo tra 1550-1650ËšC. Secondo una forma di realizzazione preferita questo passaggio di riscaldamento b) sarà effettuato in un forno rotante.
Nel passaggio c) del metodo, il materiale ottenuto dopo il passaggio b) à ̈ sottoposto a raffreddamento fino a portarlo ad una temperatura inferiore a 30ËšC, preferibilmente a 25Ëš C. Secondo una forma di realizzazione preferita questo passaggio di raffreddamento sarà eseguito per un tempo compreso tra 4 e 6 ore, preferibilmente 6 ore.
Nel passaggio d) del metodo, il materiale ottenuto dopo il passaggio c) à ̈ sottoposto a macinazione al fine di ottenere un prodotto con una granulometria inferiore a circa 200 micron, preferibilmente inferiore a 180 micron. Il passaggio di macinazione potrà comprendere una fase di vagliatura e raccolta del materiale granulare realizzata con idonei dispositivi noti al tecnico del settore ad esempio vibrovaglio o separatore ad aria
Come sopra riportato à ̈ oggetto della presente invenzione anche il prodotto inorganico granulare ottenibile dal procedimento secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione qui descritte ed il suo uso in una miscela cementizia come acceleratore di una reazione pozzolanica e/o come agente per incrementare la resistenza meccanica in una miscela cementizia.
Il prodotto inorganico granulare ottenibile dal procedimento secondo la presente invenzione potrà essere vantaggiosamente usato nei procedimenti per la preparazione di un conglomerato cementizio al fine di accelerare la reazione di pozzolanicità e migliorare le proprietà del conglomerato ottenuto. Il granulato potrà ad esempio essere usato nei procedimenti per la preparazione di malta, calcestruzzo, e tutti i prodotti dove si impiega cemento. Il granulato secondo la presente invenzione potrà essere aggiunto alla miscela cementizia comprendente ad esempio acqua e sostanze ad attività pozzolanica e non, preferibilmente in una quantità compresa fra i 7 e gli 8 kg/m<3>rispetto al volume finale.
Come sopra riportata pur non volendo legare la presente invenzione ad alcun meccanismo si può ipotizzare che il prodotto inorganico granulare, secondo quanto prevede la presente invenzione, acquisti le caratteristiche che lo rendono idoneo quale agente accelerante dei prodotti pozzolanici a basse concentrazioni. Durante il trattamento termico, infatti, il calcare perde dapprima l’umidità presente (temperature intorno ai 300 ˚C); in seguito, fra 900 e 1000 ˚C il materiale “decarbonata†per perdita di anidride carbonica (CO2) secondo la seguente reazione:
CaCO3 -----→ CaO CO2
trasformandosi in ossido di calcio (CaO). A partire da circa 1100˚C e fino a circa 1650˚C l’ossido di calcio sinterizza con conseguente riduzione di porosità e quindi con aumento di peso specifico apparente, cosa quest’ultima che provoca effetti non trascurabili sulla cinetica della reazione di idratazione.
Il principio di funzionamento del prodotto inorganico granulare, come agente accelerante delle sostanze ad attività pozzolanica, potrebbe quindi essere legato al fatto che l’ossido di calcio (CaO), idratandosi in modo graduale, durante il periodo di stagionatura e quindi di indurimento del preparato cementizio reagisce secondo la seguente reazione:
CaO H2O -----→ Ca(OH)2
Questa lenta reazione provoca un aumento di volume “apparente†dell’ossido di calcio a mano che si trasforma in idrato. Tale aumento di volume tende ad avvicinare tra loro le particelle provocando così un’accelerazione della reazione di pozzolanicità , che prevede la trasformazione dell’agente pozzolanico e dell’idrato di calcio in fibre di CSH (silicato di calcio idrato). Quindi, si può ipotizzare, che il motivo dell’aumento della velocità di reazione sia riconducibile ad un effetto di tipo meccanico più che chimico, in quanto le particelle più sono vicine tra di loro più si combinano e lo fanno più velocemente, da qui si spiega anche l’incremento delle resistenze a compressione a pochi giorni. Volendo descrivere il fenomeno più tecnicamente, esso può anche essere definito come una sorta di “self-compressing†della massa. Le tensioni di compressione fanno avvicinare la materia contro la forza di trazione (che invece la fa allontanare) creando effetto “Wall†in cui tutte le particelle si toccano e si spingono tra di loro. Tutto ciò rende più probabile la formazione di legami chimici tra le particelle S, C e H perché spinte nel contatto e non distanti fra loro. Questa pressione-contatto forzato non solo aumenta la probabilità di unione fra C, S e H ma riduce anche il tempo di formazione del legame chimico. Così si riassume, in definitiva, la spiegazione dell’effetto pozzolanico.
Sono di sotto riportati esempi che hanno lo scopo di illustrare meglio la presente invenzione e alcune forme di realizzazione specifiche, tali esempi non sono in alcun modo da considerare come una limitazione della precedente descrizione e delle successive rivendicazioni.
ESEMPIO 1
Il prodotto granulare della presente invenzione usato nelle prove riportate di seguito à ̈ stato ottenuto secondo il seguente procedimento:
- un calcare, contenente più del 90% in peso di carbonato di calcio, à ̈ stato sottoposto alle seguenti operazioni:
- riduzione a pezzatura compresa fra 0,1 e 3 cm;
- riscaldamento a temperature comprese nell’intervallo di 1550-1650 ˚C;
- permanenza a temperature comprese nell’intervallo di 1550-1650 ˚C per un tempo di circa 180 minuti;
- raffreddamento lento a temperatura inferiore a 30°C (in particolare per un tempo compreso tra 4 e 6 ore, con circolazione di aria fredda);
- raccolta mediante macinazione e vagliatura del prodotto con granulometria inferiore a 180 micron.
Le strumentazioni e i parametri sono quelli previsti dalle norme internazionali riconosciute per questi tipi di prove (ASTM, UNI, ecc)
Test sperimentali
Nelle figure 1-4 e nelle tabelle riportate di seguito sono fornite prove di confronto che dimostrano la superiorità dei manufatti di calcestruzzo con all’interno circa 7-8 kg per metro cubo del granulato ottenuto secondo la forma di realizzazione della presente invenzione nell’esempio 1, rispetto a quelli che non lo contengono. Tutti i provini, a cui si fa riferimento, sono stati scasserati a 24 ore e mantenuti in condizioni di umidità e temperature costanti, come prevedono le norme per questo tipo di prove. I controlli sono stati effettuati a 7 e 28 giorni. Le figure e le tabelle mostrano alcuni confronti fra le resistenze a compressione, misurate secondo le norme UNI e ASTM, per provini in calcestruzzo con e senza aggiunta dell’agente accelerante pozzolanico secondo la presente invenzione dosato con le stesse modalità e quantità . Essi sono stati inoltre preparati con dosaggi variabili di cemento e di agente pozzolanico.
Tabella 1 Composizione del calcestruzzo e risultati delle prove a compressione.
Tabella 2 Composizione delle malte e risultati delle prove a compressione, dove si evidenzia l’aumento di resistenza anche in assenza di agenti pozzolanici e con la riduzione del cemento.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la preparazione di un prodotto inorganico granulare comprendente i seguenti passaggi: a) ridurre ad una pezzatura compresa tra 0,1 e 5 cm un calcare contenente almeno il 90% di carbonato di calcio; b) riscaldare ad una temperatura di almeno 1550 ËšC il materiale ottenuto al passaggio a) per un tempo di almeno 180 minuti; c) raffreddare il prodotto ottenuto al passaggio b) fino a portarlo ad una temperatura inferiore a 30ËšC; d) macinare il prodotto ottenuto al passaggio c) in modo tale da ottenere un prodotto con una granulometria inferiore a 200 micron.
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui detto passaggio di riscaldamento b) Ã ̈ eseguito ad una temperatura compresa tra 1550-1650 ËšC.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui detto passaggio di riscaldamento b) Ã ̈ eseguito per un tempo di circa 180 minuti.
- 4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3 in cui detto passaggio di riscaldamento b) Ã ̈ eseguito in un forno rotante.
- 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4 in cui detto passaggio di raffreddamento c) Ã ̈ eseguito per un tempo compreso tra 4 e 6 ore, preferibilmente con circolazione di aria fredda.
- 6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5 in cui da detto passaggio di macinazione d) si ottiene un prodotto con una granulometria inferiore a 180 micron.
- 7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6 in cui in detto passaggio a) il materiale calcareo à ̈ ridotto ad una pezzatura compresa tra 0,1 e 3 cm.
- 8. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7 in cui detto passaggio di macinazione d) comprende una fase di vagliatura e raccolta del materiale granulare.
- 9. Prodotto inorganico granulare ottenibile dal procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8.
- 10. Uso del prodotto inorganico granulare secondo la rivendicazione 9 in una miscela cementizia come acceleratore di una reazione pozzolanica e/o come agente per incrementare la resistenza meccanica.
- 11. Procedimento per la preparazione di un conglomerato cementizio comprendente l’aggiungere il prodotto inorganico granulare secondo la rivendicazione 9 ad una miscela cementizia.
- 12. Procedimento secondo la rivendicazione 11 in cui detto prodotto inorganico granulare à ̈ aggiunto in una quantità compresa tra i 7 e 8 Kg/m<3>rispetto al volume finale di detta miscela cementizia.
- 13. Procedimento secondo la rivendicazione 11 o 12 in cui detto conglomerato cementizio à ̈ scelto tra malta, calcestruzzo, cemento Portland.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| IT000310A ITRM20130310A1 (it) | 2013-05-29 | 2013-05-29 | Procedimento per la preparazione di un prodotto inorganico granulare, il prodotto così ottenuto e il suo uso come agente accelerante della reazione pozzolanica in malte e calcestruzzi. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITRM20130310A1 (it) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB117605A (en) * | 1917-07-18 | 1920-03-04 | Fritz Hartner | A Process for the Manufacture of a Mortar Forming Material from Anhydrite. |
| GB711921A (en) * | 1950-12-18 | 1954-07-14 | Pierre Andre Jean Dournaud | Hydraulic binder |
| DE1471192A1 (de) * | 1960-02-10 | 1968-12-19 | Harbison Walker Refractories | Verfahren zur Herstellung eines als feuerfestes Material verwendbaren totgebrannten Produkts |
| EP0130608A1 (en) * | 1983-07-04 | 1985-01-09 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Static expansive demolition agent and process for demolishing brittle materials |
| DE10012260A1 (de) * | 1999-03-19 | 2000-10-26 | Council Scient Ind Res | Verfahren zur Herstellung von hochdichtem, hydratisierungsbeständigem gesintertem Kalk |
| JP2001278653A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Taiheiyo Cement Corp | 超高強度コンクリート |
| JP2003246657A (ja) * | 2002-02-26 | 2003-09-02 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 下水道汚泥の焼却灰を含むセメント用の硬化促進剤及びセメント組成物 |
-
2013
- 2013-05-29 IT IT000310A patent/ITRM20130310A1/it unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2003246657A (ja) * | 2002-02-26 | 2003-09-02 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 下水道汚泥の焼却灰を含むセメント用の硬化促進剤及びセメント組成物 |
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