ITRM960043A1 - Additivo per il miglioramento della pompabilita' di composizioni cemen tizie - Google Patents
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Abstract
Un additivo per il miglioramento della pompabilità delle composizioni cementizie che comprende glicole polietilenico e glicole dietilenico monobutil etere e/o un loro derivato e facoltativamente un polisaccaride. L'additivo è utile in modo particolare per conglomerati cementizi ad alta resistenza, ad alto scorrimento da impiegare nelle costruzioni.
Description
DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo "Additivo per il miglioramento della pompabilità di composizioni cementizie"
La presente invenzione si riferisce ad un additivo per composizioni cementizie che è designato per migliorare la pompabilità delle composizioni cementizie per applicazioni con le pompe.
L'applicazione con le ‘pompe è una modalità di trasporto delle composizioni cementizie come impasti cementizi, malte e conglomerati cementizi in un sito desiderato per mezzo di una pompa. Nella costruzione delle moderne strutture a grande scala di conglomerato cementizio un efficiente trasporto di grandi quantità di conglomerato cementizio viene raggiunto attraverso l'impiego di una pompa ad elevata capacità e di tubazioni a grande diametro o tubazioni con ramificazioni, le ultime permettendo che il conglomerato cementizio possa essere colato su una grande area tutto in una volta. Mentre questo procedimento è accettabile per un conglomerato cementizio convenzionale, esso non è accettabile per i conglomerati cementizi ad alto scorrimento, con elevata resistenza, utilizzati nelle strutture di cemento a grande altezza nelle aree urbane e per i conglomerati cementizi che manifestano speciali proprietà come una elevata resistenza ed autocaricamento. Se viene tentato di pompare tali conglomerati cementizi per mezzo del procedimento precedentemente descritto, gli stessi perderanno la pompabilità durante il loro trasporto, il grado di perdita dipendendo dalle proporzioni della miscela, dall'ambiente e dalle condizioni sul sito. La effettuazione del procedimento e la qualità del conglomerato cementizio finale sono- pertanto compromesse .
Sono stati proposti numerosi sistemi per risolvere questo problema, i quali implicano l'aumento della quantità di polvere od di aggregato sottile in una miscela di conglomerato cementizio, la diminuzione della quantità di acqua di miscelazione o l'aggiunta di un agente di ispessimento. Tuttavia questi sistemi hanno lo svantaggio di aumentare la viscosità del conglomerato cementizio, di far crescere la pressione del pompaggio e di ridurre la durata del conglomerato cementizio indurito (a causa della presenza di una superiore proporzione di polvere). Talvolta tali svantaggi impediscono la esucuzione sul sito ed il controllo della qualità e conseguentemente i summenzionati sistemi attualmente non sono una soluzione soddisfacente.
E' stata suggerita la utilizzazione di miscele di pompabilità, una tale miscela contenendo gli ingredienti essenziali di glicole polietilenico agente disperdente a base di acido poli-carbossilicó. Sfortunatamente questo agente disperdente aumenta la viscosità del conglomerato cementizio o non può impedire la diminuzione della suscettibilità allo scorrimento completamente dopo il pompaggio.
Conseguentemente è presente una richiesta per un additivo per le composizioni cementizie il quale permetta una regolare applicazione della pompa al conglomerato cementizio mentre assicura una buona suscettibilità allo scorrimento e pompabilità, senza determinare aumento della viscosità.
E' stato adesso scoperto che è possibile fornire una buona pompabilità e suscettibilità allo scorrimento per tali conglomerati cementizi mentre vengono mantenute le loro buone proprietà. Conseguentemente l'invenzione fornisce un additivo per il miglioramento della pompabilità delle composizioni cementizie il quale comprende glicole polietilenico e glicole dietilenico monobutil etere e/o un derivato dello stesso e facoltativamente un polisaccaride.
Il glicole dietilenico monobutil etere (da qui in avanti' "DGME") è un materiale ben noto ed è commercialmente disponibile, per es. come butil "Carbitol" (marchio commerciale). Il derivato utilizzato nella presente invenzione è preferibilmente un addotto di DGME con 1-2 moli di ossido di propilene. E' preferito che sia presente almeno in parte DGME ed il materiale preferito è una miscela di DGME e del summenzionato addotto.
Il glicole polietilenico utilizzato nella presente invenzione è preferibilmente un glicole che ha un peso molecolare medio (medio ponderale) da 4000 a 150000.
Il polisaccaride utilizzato nella presente invenzione è preferibilmente uno o più polisaccaridi scelti tra "curdlan", alcool zuccherino e gomma di xantano .
L'additivo per composizioni cementizie secondo la presente invenzione dovrebbe preferibilmente essere utilizzato in combinazione con un agente di dispersione del cemento. Questo può essere uno qualsiasi degli agenti di dispersione del cemento disponibili commercialmente, come un acido policarbossilico, acido amminosolfonico, un condensato di acido naftalenesolfonico-formalina, un condensato di acido melamminasolfonico-formalina, acido ligninsolfonico ed un acido idrossicarbossilico e sali metallici degli stessi (comprendendo i sali di metalli alcalini e i sali di metalli alcalino terrosi) .
I summenzionati DGME/derivato di DEGME, glicole polietilenico, polisaccaride ed agente di dispersione dovrebbero essere utilizzati come singolo componente, come regola generale; tuttavia essi possono anche essere utilizzati come due o più componenti.
L'additivo per il miglioramento della pompabilità del cemento secondo la presente invenzione può essere utilizzato in combinazione con altri additivi, come agenti per intrappolamento dell'aria, agenti per la riduzione del ritiro da essiccamento, agenti per un rapido rafforzamento iniziale, acceleratori di stabilizzazione, ritardatori della stabilizzazione, agenti anti-schiuma, inibitori della ruggine, agenti di accelerazione ed agenti di ispessimento.
L'additivo per il miglioramento della pompabilità del cemento secondo la presente invenzione dovrebbe essere utilizzato in una quantità adeguata per raggiungere una buona pompabilità con manteninemto delle proprietà. Questa sarà variabile in funzione della composizione del cemento al quale esso viene aggiunto. Abitualmente la quantità è variabile da 0,1 a 5,0 % in peso (in termini di solidi nell'additivo per cemento) per la quantità di cemento contenuta nella composizione cementizia. Essa non è specificatamente limitata nella misura in cui abbastanza per impartire la desiderata suscettibilità allo scorrimento e la desiderata pompabilità alla composizione cementizia per l'applicazione con -la pompa .
Le composizioni cementizie alle quali gli additivi di questa invenzione sono stati aggiunti hanoo manifestato una combinazione di buona pompabilità e buona viscosità. La composizioni fluiscono bene e sono facili da applicare. In una forma di realizzazione preferita in modo particolare dell'invenzione i conglomerati cementizi ad elevata resistenza, ad elevato scorrimento, utilizzati oggigiorno per costruzioni, che non erano facili da pompare utilizzando la tecnologia convenzionale, possono essere resi facilmente pompabili, con una scarsa o nessuna perdita delle proprietà, per mezzo di questa invenzione. Conseguentemente l'invenzione fornisce anche un procedimento per l'applicazione di una composizione cementizia attraverso il pompaggio, caratterizzato dal fatto che alla composizione in primo luogo viene aggiunto un additivo per il miglioramento della pompabilità come precedentemente descritto in questa sede e successivamente viene pompata la composizione cementizia. Ulteriormente l’invenzione fornisce una composizione cementizia pompabile comprendente una composizione cementizia éd un additivo per il miglioramento della pompabilità, come descritto precedentemente in questa sede.
La presente invenzione sarà adesso ulteriormente illustrata con riferimento agli esempi non limitativi che seguono i quali dimostrano l'applicazione dell'additivo per cemento alla malta ed ai conglomerati cementizi.
Esempi
(1) Malta e conglomerato cementizio —
loro proporzione di miscele, preparazione e materiali
(1-1) Malta
Campioni di malta sono stati preparati secondo la proporzione di miscela mostrata nella Tabella 1 e sono state provate le loro proprietà.
Per preparare il campione di malta ciascun materiale è stato misurato in maniera tale che il vol-ume della miscela risultante fosse di 30 litri. Tutti i materiali pesati sono stati collocati in un miscelatore del tipo a vaschetta ad azione forzata (con una capacità nominale di 50 litri) e la miscelazione è stata effettuata per 120 secondi. E' stata stabilita la proporzione della miscela mostrata nella Tabella 1, sulla base della proporzione della miscela di conglomerato cementizio ad elevato scorrimento (con il peso delle composizioni cementizie per unità di volume che era di circa 550 kg/m3) che manifesta un flusso di assettamento di 60 ± 5 cm. La quantità di aria nella malta era di 1,5 ± 0,5 % in volume.
(1-2) Conglomerato cementizio
Campioni di conglomerato cementizio sono stati preparati secondo la proporzione della miscela mostrata nella Tabella 2 e sono state provate le loro proprietà.
Per preparare il campione del conglomerato cementizio ciascun materiale è stato misurato in maniera tale che il volume della miscela risultante fosse di 4 m3. Tutti i materiali misurati sono stati collocati in un miscelatore bialbero (con una capacità di 4 m3) e la miscelazione è stata effettuata per 60 secondi. L'assettamento, il flusso di assettamento ed il contenuto di aria del campione misurati immediatamente dopo la miscelazione sono stati 25,0 cm, 59,0-60.0 cm e 1,5-1,6 %, rispettivamente.
(1-3) Descrizioni dei materiali
(a) Aggregati sottili: Sabbia da Oigawa River (peso specifico = 2,60, modulo di finezza = 2,76)
(b) Aggregati grossi: Arenaria dura macinata (peso specifico = 2,65, dimensione massima delle particelle = 20 min)
(c) Cemento: cemento Normal Portland dalla Chichibu Onoda Co., Ltd (peso specifico = 3,16)
(d) Derivato di DGME:
- DGME (è stato utilizzato il butil "Carbitol) - Addotto di DGME con 1 mole di glicole propilenico (in breve BP1)
- Addotto di DGME con 2 moli di glicole propilenico (in breve BP2)
(f) Glicole polietilenico:
Glicole polietilenico (peso molecolare = 4000, in breve PG-04)
Glicole polietilenico (peso molecolare = 10000, in breve PG-10)
Glicole polietilenico (peso molecolare = 20000, in breve PG-20)
Glicole polietilenico (peso molecolare = 150000, in breve PG-150)
Glicole polietilenico (peso molecolare 600000, in breve PG-600)
(g) Polisaccaride:
- Curdlan (in breve CA)
- Alcool zuccherino (dalla Towa Kasei Kogyo Co., Ltd.), Sorbitol PO-30, in breve PO)
- Gomma di xantano (in breve XG)
(h) Agente di dispersione del cemento:
Policarbossilato (dalla NMB Co., Ltd., "Rheobuild" SP-8N, in breve SP-8N)
- Condensato di acido naftalenesolfonico-formalina (dalla NMB Co., Ltd-, "Rheobuild" SP-9N, in breve SP-9N)
- Miscela ad alto contenuto di condensato di sale di acido melamminasolfonico-formalina, di sale di acido ligninsolfonico e sale di acido idrossicarbossilico {dalla NMB Co., Ltd., "Rheobuild" NL-4000 e Pozzolith No. 70 in un rapporto di mescolamento di 8:1 in peso, in breve NL-70)
(i) Campioni:
La Tabella 3 mostra il rapporto di mescolamento di DGME/derivato di DEGME, glicole polietilenico e polisaccaride utilizzato negli Esempi e negli Esempi Comparativi .
(2) Procedimento di prova della malta e del conglomerato cementizio
(2-1) Prova di pressione statica per la malta
I campioni di malta preparati secondo la proporzione di miscela mostrata nella Tabella 1 sono stati provati per la suscettibilità allo scorrimento che viene influenzata attraverso l'applicazione di pressione statica. La suscettibilità allo scorrimento è espressa in termini di rapporto di flusso della malta (Fp1/Fo) in cui Fpi è il flusso della malta che viene misurato dopo che il campione della malta è stato sottoposto a pressione costante in maniera intermittente ed FQ è il flusso della malta che viene misurato dopo che il campione della malta è stato lasciato riposare per un prescritto periodo di tempo. (a) Applicazione della pressione: la procedura per l'applicazione della pressione è costituita dalla collocazione del campione della malta in un contenitore*, dalla applicazione della pressione al campione in maniera tale che la pressione raggiunga 50 kgf/cm2 nel giro di 5 secondi, dal mantenimento di questa pressione per 10 secondi e dal rilascio della pressione durante un periodo di 5 secondi. Questo ciclo è ripetuto 30 volte. [* specificato da "Pressure Bleeding Test Method" in "Guide for Pump Application of Concrete (bozza) " proposto dalla The Japan Society of Civil Engineers].
(b) Flusso della malta: La procedura per la prova di flusso della malta è costituita dall'impaccamento del campione della malta in un cono** di flusso, nel tirare il cono di flusso e nella misurazione della entità nella quale si distribuisce il campione della malta.
(** specificato da "Method for Physical Test of Cement" in JIS R-5201).
(2-2) Prova di pompaggio della malta
I campioni di malta preparati secondo la proporzione di miscela mostrata nella Tabella 1 sono stati provati per la suscettibilità allo scorrimento che viene influenzata dal pompaggio. La suscettibilità allo scorrimento viene espressa in termini di rapporto di flusso della malta (Fp2/F0) in cui Fp2 è il flusso della malta che viene misurato dopo il pompaggio (nelle condizioni specificate di tempo di erogazione e di pompaggio) ed F0 è il flusso della malta che viene misurato dopo che il campione della malta è stato lasciato riposare per un periodo di tempo uguale al tempo del pompaggio.
(a) Condizioni di pompaggio:
- Pompa: Pompa per malta DM15 prodotta dalla Shin-Meiwa Kogyo Co., Ltd.
- Tubo: manicotto flessibile, 2,5 cm di diametro per 5 cm di lunghezza
- Erogazione: 6.0 litri/minuto
- Tempo di pompaggio: 10 minuti
- Temperatura ambiente: 20°C
(b) Flusso della malta: Provato nella stessa maniera come in (2-1), (b) precedentemente menzionato. (2-3) Procedimento di prova del pompaggio del conglomerato cementizio
I campioni di conglomerato cementizio preparati secondo la proporzione di miscela mostrata nella Tabella 2 sono stati provati per la suscettibilità allo scorrimento che viene influenzata dal pompaggio. La suscettibilità allo scorrimento viene espressa in termini di flusso di assettamento che viene misurato dopo il pompaggio (nelle condizioni specificate di tempo erogazione e tempo di pompaggio) e misurata anche dopo che il campione del conglomerato cementizio è stato lasciato riposare per il medesimo periodo di tempo come il tempo di pompaggio.
(a) Flusso di assettamento: Misurato secondo il "Method for Test of Concrete Slump Flow (bozza)" proposto dalla The Japan Society of Civil Engineers.
(b) Proprietà di intrappolamento di aria: Misurate secondo JIS A-1128.
(c) Condizioni di pompaggio:
- Veicolo di pompaggio: Model PY 110-25
- Tubazione: Tubo in acciaio, di 5 pollici di diametro con lunghezza di 50 m (orizzontale)
- Erogazione: 30 m3/ora
- Temperatura ambiente: 20°C
(3) Risultati di prova
(3-1) Malta
La Tabella 4 mostra i risultati della prova su come i campioni della malta sono influenzati dalla pressione statica e dal pompaggio.
I Campioni da 1 a 12 contengono l'additivo per cemento della presente invenzione.
I Campioni negli Esempi Comparativi da 1 a #3 contengono DGME ed un agente di dispersione pér cemento .
I Campioni negli Esempi Comparativi da 4 ad·8 contengono glicole polietilenico ed un agente di dispersione del cemento.
I Campioni negli Esempi Comparativi da 9 ad 11 contengono un polisaccaride ed un agente di dispersione del cemento.
I Campioni negli Esempi Comparativi da 12 a 15 contengono un derivato di DGME, un polisaccaride ed un agente di dispersione del cemento.
I Campioni negli Esempi Comparativi da 16 a 18 contengono solamente un agente di dispersione del cemento.
L'agente di dispersione del cemento è SP-8N negli Esempi da 1 ad 8 e negli Esempi Comparativi da 1 a 16, SP-9N negli Esempi 9 ed 11 e nell'Esempio Comparativo 17 ed LN-70 negli Esempi 10 e 12 e nell'Esempio Comparativo 18.
E' da notare dalla Tabella 4 che l'additivo per composizioni cementizie della presente invenzione produce il seguente effetto quando viene aggiunto alla malta.
(a) Suscettibilità allo scorrimento influenzata dalla pressione statica: Il fatto che il rapporto di flusso negli Esempi da 1 a 12 sia superiore rispetto a quello degli Esempi Comparativi da 1 a 18 indica che i campioni di malta incorporati con l'additivo per cemento della presente invenzione diminuiscono nella suscettibilità allo scorrimento solamente in piccola misura quando sono sottoposti a pressione statica.
(b) Suscettibilità allo scorrimento influenzata dal pompaggio: Il fatto che il rapporto di flusso negli Esempi da 1 a 12 sia superiore rispetto a quello degli Esempi Comparativi da 1 a 18 indica che i campioni di malta incorporati con l'additivo per cemento della presente invenzione diminuiscono nella suscettibilità allo scorrimento solamente in piccola misura quando sono sottoposti al pompaggio.
(c) Pressione di pompaggio: Il fatto che la pressione di pompaggio negli Esempi da 1 a 12 sia inferiore rispetto a quella degli Esempi Comparativi da 1 a 18 indica che i campioni di malta incorporati con l 'additivo per composizioni cementizie della presente invenzione posseggono una buona pompabilità .
La Tabella 5 mostra i risultati della prova su come i campioni di conglomerato cementizio sono influenzati dal pompaggio. I campioni negli Esempi 13 e 14 contengono l’additivo per composizioni cementizie della presente invenzione, mentre invece il campione nell'Esempio Comparativo 19 non lo contiene. Tutti i campioni contengono SP-8N come agente di dispersione del cemento.
Deve essere notato dalla Tabella 5 che l'additivo per composizioni cementizie della presente invenzione produce il seguente effetto quando esso viene aggiunto al conglomerato cementizio.
(a) La suscettibilità allo scorrimento influenzata dal pompaggio: I campioni negli Esempi 13 e 14 diminuiscono a malapena nel flusso di assettamento dopo il pompaggio, mentre invece il campione nell'Esempio Comparativo 19 diminuisce in misura notevole nel flusso di assettamento dopo il pompaggio.
(Nota) Temperatura conglomerato cementizio 20-21°C
L'additivo per cemento della presente invenzione risolve il problema della scarsa suscettibilità allo scorrimento e della segregazione che si presenta quando viene pompato il conglomerato cementizio. Questo porta ad un conglomerato di elevata qualità con una buona suscettibilità allo scorrimento per un pompaggio regolare.
Claims (8)
- RIVENDICAZIONI: 1. Additivo per il miglioramento della pompabilità di composizioni cementizie il quale comprende glicole polietilenico e glicole dietilenico monobutil etere e/o un derivato dello stesso e facoltativamente un polisaccaride.
- 2. Additivo per il miglioramento della pompabilità di composizioni cementizie secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il glicole dietilenico monobutil etere e/o il derivato dello stesso è una miscela di glicole dietilenico monobutil etere e di un addotto di glicole dietilenico monobutil etere con 1-2 moli di ossido di propilene.
- 3. Additivo per il miglioramento della pompabilità di composizioni cementizie secondo la rivendicazione 1 o secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che il glicole polietilenico ha un peso molecolare medio ponderale tra 4000-150000.
- 4. Additivo per il miglioramento della pompabilità di composizioni cementizie secondo ognuna delle rivendicazioni 1-3 caratterizzato dal fatto che il polisaccaride è almeno uno di curdlan, di gomma di xantano e di alcool zuccherino.
- 5. Additivo per il miglioramento della pompabilità di composizioni cementizie secondo ognuna delle rivendicazioni 1-4 caratterizzato dal fatto che l'additivo ulteriormente comprende un agente di dispersione del cemento.
- 6. Additivo per il miglioramento della pompabilità di composizioni cementizie secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che l'agente di dispersione del cemento è scelto dal gruppo costituito da Un acido policarbossilico, un acido amminosolfonico, un condensato di acido naftalenesolfonico-formalina, un condensato di acido melamminasolfonico-formalina, acido ligninsolfonico ed un acido idrossicarbossilico e sali metallici degli stessi.
- 7. Procedimento per l'applicazione di una composizione cementizia per mezzo del pompaggio caratterizzato dal fatto che alla composizione in primo luogo viene aggiunto un additivo per il miglioramento della pompabilità secondo ognuna delle rivendicazioni 1-6.
- 8. Composizione cementizia pompabile comprendente una composizione cementizia ed un additivo per il miglioramento della pompabilità secondo ognuna delle rivendicazioni 1-6.
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