ITTO20130962A1 - Prodotti cementizi ottenibili da calcestruzzo dismesso - Google Patents
Prodotti cementizi ottenibili da calcestruzzo dismessoInfo
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Description
"Prodotti cementizi ottenibili da calcestruzzo dismesso"
DESCRIZIONE
Gli scarti da demolizione costituiscono, insieme ai laterizi, il principale scarto dell’industria dei materiali da costruzione.
Essi vengono per lo più convogliati in discarica o utilizzati come materiale di riempimento. Tuttavia, laddove le normative vigenti lo consentono, possono essere riqualificati e riutilizzati.
Tale recupero riguarda in primo luogo la frazione grossolana (Ø > 5 mm) ottenuta previa frantumazione, setacciatura ed eliminazione della frazione fine (Ø < 5 mm). La frazione grossolana, infatti, può venire utilizzata in alternativa agli aggregati naturali senza influenzare significativamente le proprietà finali del calcestruzzo.
La riutilizzazione della frazione fine si è rivelata più problematica, richiedendo ulteriori trattamenti termici o meccanici per consentire la separazione degli aggregati fini dal cemento idratato, che è costituito sostanzialmente da calce libera (CaO) e silicati di calcio anidri ed è potenzialmente valorizzabile in processi di produzione di un legante a ridotte emissioni di CO2.
Il documento DE-10 2006 049 836 A1 descrive un procedimento termo-meccanico di trattamento della frazione fine di calcestruzzo dismesso, in vista del suo riutilizzo per la produzione di leganti idraulici.
Anche con l’utilizzo dei procedimenti noti resta tuttavia aperto il problema di riuscire a riutilizzare frazioni fini di calcestruzzo contaminato da altri materiali da costruzione (come ad esempio pareti in cartongesso, oppure solfati presenti nei cementi impiegati nella costruzione) che sono generalmente presenti.
La presenza di scarti contenenti gesso ed il conseguente elevato tenore in SO3presentato dalla frazione fine dopo le operazioni di vagliatura e separazione ne limita di fatto l’impiego nella produzione di calcestruzzo, in quanto frazioni di questo genere hanno notevoli controindicazioni dal punto di vista reologico.
D’altro canto, sebbene sia possibile impiegarne piccoli quantitativi nella produzione di clinker portland, i dosaggi risultano in questo caso piuttosto limitati, cosicché il recupero è forzatamente parziale ed incompleto.
Scopo della presente invenzione è dunque quello di ovviare ai problemi della tecnica nota e di valorizzare un materiale di scarto che ha un notevole potenziale energetico incorporato.
Secondo l’invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad una miscela particellare per la produzione di clinker, comprendente:
- farina avente un tenore di SO3compreso fra 2% e 10% in peso ed ottenuta dalla cottura a temperatura compresa fra 1150 e 1350 °C della frazione fine avente dimensione particellare inferiore a 500 µm di calcestruzzo dismesso, in quantità compresa fra 20 e 90 % in peso, e
- calcare in quantità compresa tra 10 e 65% in peso.
La miscela dell’invenzione può inoltre comprendere scisto, marna e/o argilla in quantità compresa fino a 45% in peso.
Tale miscela può inoltre vantaggiosamente comprendere solfato di calcio in una quantità fino a 10% in peso, il quale è già contenuto nella farina e/o addizionato separatamente alla miscela.
Costituisce un ulteriore oggetto della presente invenzione un clinker ad elevato tenore in β-C2S ottenibile dalla cottura a temperatura compresa fra 1150 e 1350 °C della suddetta miscela particellare, il quale clinker ha un tenore di β-C2S > 60% in peso, un tenore di C4A3$ < 5% in peso ed un tenore di C3S < 10% in peso.
Si può assumere - senza essere necessariamente legati a tale spiegazione - che la miscela dell’invenzione risulti idonea alla produzione di un clinker mediante cottura a bassa temperatura, grazie all’effetto di stabilizzazione che l’SO3contenuto nei residui di demolizione esercita nei confronti di β-C2S e grazie all’effetto favorevole dal punto di vista termodinamico della presenza di pasta cementizia contenuta negli scarti da demolizione. Tale pasta, che è già costituita da silicati di calcio idrati, è infatti di più facile cottura rispetto ad una miscela cruda. La combinazione di questi fattori contribuisce dunque a produrre un clinker particolarmente reattivo e vantaggioso dal punto di vista energetico.
Il clinker oggetto dell’invenzione, può pertanto essere prodotto usando, come arricchitore della farina, calcare a minor titolo di CaO rispetto a quelli tipicamente usati nella produzione di clinker portland, permettendo ulteriori miglioramenti di efficienza per lo stabilimento di produzione che si troverebbe altrimenti impossibilitato a gestire calcari di cava a basso titolo di CaO.
I clinker ad elevato tenore in β-C2S offrono pertanto la possibilità di recuperare fattivamente, all’interno del loro ciclo produttivo, il cemento disidratato ottenuto dalla frazione fine di calcestruzzo dismesso.
Il clinker dell’invenzione può essere miscelato in quantità variabili con altri componenti per ottenere leganti cementizi di vario genere - ad esempio di tipo Portland, VLH (very low heat) o CSA - in cui tale clinker può costituire o meno l’ingrediente principale.
In particolare, costituisce un ulteriore oggetto della presente invenzione un legante cementizio contenente il suddetto clinker in quantità compresa tra 10 e 90% in peso, clinker Portland in quantità compresa tra 5 e 45 % in peso, ceneri volanti e/o loppa d’altoforno e/o pozzolane naturali in quantità sino a 85% in peso.
Un tale legante può inoltre contenere solfato di calcio in quantità sino a 5% in peso e/o calcare in quantità sino a 25% in peso.
Costituisce ancora un ulteriore oggetto della presente invenzione un legante cementizio contenente il suddetto clinker in quantità compresa fra 30 e 75% in peso, clinker CSA in quantità compresa fra 60 e 15% in peso e anidrite o solfato di calcio in quantità compresa fra 10 e 25% in peso.
Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dai seguenti esempi di attuazione, forniti a titolo di esempio non limitativo ed in cui tutte le percentuali sono da considerarsi in peso se non diversamente indicato.
ESEMPI
La tabella I che segue riporta le composizioni di farina o frazione fine di calcestruzzi di demolizione di differente provenienza, di miscele particellari dell’invenzione che impiegano tali frazioni fini in quantità fino all’80% in peso e di clinker ottenuti dalla cottura di tali miscele.
TABELLA I
Composizione frazione fine di scarti da demolizione di diversa provenienza
SD 1 SD 2 SD 3 SD 4
SO35 4 3 2 CaO 37 30 22 15 SiO222 30 37 45 Al2O34 4 5 7 Fe2O33 3 3 3 PF 25 25 25 25 altro 4 4 5 3
Composizione miscela per produzione clinker Invenzione (%)
SD 1 SD 2 SD 3 SD 4
Scarti da demolizione 80 58 45 37 Calcare 20 41 53,5 61,5 Anidrite 0 1 1,5 1,5
Composizione mineralogica Clinker Invenzione (%) Clinker SD1 Clinker SD2 Clinker SD3 Clinker SD4 C2S-beta 73 78 80 81 C3A 7 6 7 9 C4AF 10 8 7 6 CaO 1 1 1 1 C3S 5 4 3 2 Altro 4 3 2 1
Temperatura cottura 1330°C 1330°C 1330°C 1330°C
Il clinker SD2 sopra individuato è poi stato
utilizzato per la produzione di leganti cementizi,
di cui la tabella II che segue riporta le composi-
zioni ed i valori di resistenza a compressione svi-
luppati nel tempo.
TABELLA II
Composizioni A B C
Clinker SD2 (%) 100 50 50
Ceneri volanti (%) 50
Cemento II A –LL 42.5 R (%) 0 50
Res. a comp. a 28h. (MPa) 45 25 45
Res. a comp. a 90g. (MPa) 55 45 55
Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto a puro titolo esemplificativo, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come definito nelle rivendicazioni annesse.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1. Miscela particellare per la produzione di clinker, comprendente: - farina avente un tenore di SO3compreso fra 2% e 10% in peso ed ottenibile dalla cottura a temperatura compresa fra 1150 e 1350 °C della frazione fine avente dimensione particellare inferiore a 500 µm di calcestruzzo dismesso, in quantità compresa fra 20 e 90 % in peso, e - calcare in quantità compresa tra 10 e 65% in peso.
- 2. Miscela secondo la rivendicazione 1, contenente inoltre scisto, marna e/o argilla in quantità fino a 45% in peso.
- 3. Miscela secondo la rivendicazione 1 o 2, contenente inoltre solfato di calcio in quantità fino a 10% in peso, detto solfato di calcio essendo già contenuto in detta farina e/o addizionato separatamente alla miscela.
- 4. Clinker ottenibile dalla cottura a temperatura compresa fra 1150 e 1350 °C di una miscela secondo una delle precedenti rivendicazioni, detto clinker avendo un tenore di β-C2S > 60% in peso, un tenore di C4A3$ < 5% in peso ed un tenore di C3S < 10% in peso.
- 5. Legante cementizio contenente clinker secondo la rivendicazione 4.
- 6. Legante cementizio secondo la rivendicazione 5, contenente detto clinker in quantità compresa tra 10 e 90% in peso, clinker Portland in quantità compresa tra 5 e 45 % in peso, ceneri volanti e/o loppa d’altoforno e/o pozzolane naturali in quantità sino a 85% in peso.
- 7. Legante cementizio secondo la rivendicazione 6, contenente inoltre solfato di calcio in quantità sino a 5% in peso e/o calcare in quantità sino a 25% in peso.
- 8. Legante cementizio secondo la rivendicazione 5, contenente detto clinker in quantità compresa fra 30 e 75% in peso, clinker solfoalluminato (CSA) in quantità compresa fra 60 e 15% in peso e anidrite/solfato di calcio in quantità compresa fra 10 e 25% in peso.
- 9. Calcestruzzo contenente un legante cementizio secondo una qualunque delle rivendicazioni da 5 a 8.
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