ITTO20130964A1 - Miscela cementizia a rapido sviluppo di resistenze, basso ritiro idraulico ed elevata lavorabilita' - Google Patents

Miscela cementizia a rapido sviluppo di resistenze, basso ritiro idraulico ed elevata lavorabilita'

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ITTO20130964A1
ITTO20130964A1 IT000964A ITTO20130964A ITTO20130964A1 IT TO20130964 A1 ITTO20130964 A1 IT TO20130964A1 IT 000964 A IT000964 A IT 000964A IT TO20130964 A ITTO20130964 A IT TO20130964A IT TO20130964 A1 ITTO20130964 A1 IT TO20130964A1
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Italy
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clinker
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IT000964A
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Inventor
Manuela Bianchi
Fulvio Canonico
Livio Capelli
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Buzzi Unicem S P A
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    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

"Miscela cementizia a rapido sviluppo di resistenze, basso ritiro idraulico ed elevata lavorabilità"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce al settore delle miscele cementizie.
Le miscele cementizie ottenute dalla combinazione di cemento portland, cementi solfoalluminati e solfati di calcio sono ben note e documentate in letteratura. Tali miscele, in virtù della repentina idratazione del C3S contenuto nel cemento portland e del conseguente sviluppo di Ca(OH)2, sono caratterizzate dalla formazione di ettringite espansiva sviluppata dalla ben nota reazione:
C4A3$ 8C$H2 6CH 74H -> 3C6A$3H32 Tale prodotto di reazione essendo caratterizzato da espansione produce un fenomeno di contrasto del naturale ritiro del calcestruzzo. Come è noto, il silicato bicalcio, C2S, non gioca in tali miscele alcun rilevante ruolo.
Sono noti dalla letteratura anche i cosiddetti clinker solfoalluminati belitici (SAB), ovvero clinker aventi un elevato contenuto di C2S (> 40%) ed un contenuto di C4A3S di circa 30% (Special I-norganic Cement – I.Odler E&FN SPON, pag. 71).
Tuttavia tali materiali hanno caratteristiche molto peculiari e di difficile impiego pratico, essendo ottenuta la composizione finale dei clinker SAB unicamente per cottura di una miscela cruda opportunamente proporzionata per formare sia il C4A3S che il C2S, con il risultato di una difficile regolazione dell’espansione e delle prestazioni finali in quanto influenzate dalle condizioni di cottura.
Scopo della presente invenzione è quello di fornire una miscela cementizia il cui ciclo produttivo richieda un ridotto apporto energetico, che sia alternativa e più favorevole dal punto di vista energetico rispetto a quelle sviluppate sinora per miscelazione di clinker CSA e cementi portland e più versatile e performante rispetto alle soluzioni SAB sviluppate unicamente per cottura industriale, e che presenti proprietà confacenti alle esigenze di impiego.
Secondo l’invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad una miscela cementizia comprenden te clinker beta in quantità compresa fra 25 e 65 % in peso, clinker solfoalluminato in quantità compresa fra 65 e 25 % in peso, e solfato di calcio in quantità compresa fra 10 e 20 % in peso, detto clinker beta avendo un tenore di β-C2S > 65%, un tenore di SO3> 4%, un tenore di C3S < 10% ed un tenore di C4A3$ < 3%, e detto clinker solfoalluminato avendo un tenore di C4A3$ > 45%.
Tale miscela può essere ottenuta sia per macinazione dei componenti sia per miscelazione successiva alla macinazione dei componenti singoli che vengono prodotti individualmente tramite cottura.
In particolare, gli inventori si sono accorti che è possibile mettere a punto una miscela cementizia, quale un legante presentante ridotta energia incorporata, ridotti ritiri, elevata lavorabilità nel tempo ed elevato sviluppo delle resistenze ottenuto per miscelazione di un clinker ad elevato contenuto di beta-C2S e ridottissimo contenuto di C3S con del clinker solfoalluminato (CSA) e del solfato di calcio.
Un tale legante, pur non contenendo C3S in quantità significative ed esibendo quindi un ridotto sviluppo di Ca(OH)2in fase d’idratazione, é prodotto mediante due processi di cottura, che permettono di ottimizzare la composizione mineralogica (contenuto di C4A3$ e beta-C2S), la dimensione dei rispettivi cristalli, la reattività con l’acqua, ed eventualmente la finezza di macinazione, permettendo di ottenere malte e calcestruzzi a ritiro compensato.
I vantaggi tecnici di tali leganti sono molteplici, ed in particolare:
a) una elevata lavorabilità, non raggiungibile con SAB o con miscele ottenute dalla combinazione di cementi portland e cementi solfoalluminati a meno di impiegare elevate quantità di ritardante con lo svantaggio di avere un decremento di resistenze meccaniche;
b) una elevata reattività a lungo termine in virtù della presenza di elevate quantità di C2S, reattivo che sviluppa i propri prodotti d’idratazione quando la matrice ettringitica si è già sviluppata offrendo una struttura più compatta rispetto a quella tradizionalmente ottenuta con le miscele con il cemento portland; e
c) una notevole versatilità nella capacità di compensazione del ritiro ottenuta dal fatto che tali componenti sono miscelati e non prodotti per cottura; pertanto le loro rispettive proporzioni e la finezza di macinazione possono essere variate al variare delle proprietà desiderate.
Il clinker beta utilizzato per produrre la miscela cementizia dell’invenzione è ottenibile mediante cottura in un forno rotante ad una temperatura di clinkerizzazione < 1380°C, e presenta un calore di clinkerizzazione < 360 kcal/kg, nonché una finezza pari a 3300 g/cm<2>+ 500 cm<2>.
Il clinker CSA utilizzato per produrre la miscela cementizia è ottenibile mediante cottura in un forno rotante ad una temperatura di clinkerizzazione < 1380°C, e presenta una finezza pari a 4500 g/cm<2>+ 1000 cm<2.>
La temperatura di clinkerizzazione comparativamente bassa dei clinker beta e del clinker CSA utilizzati, ed il ridotto contenuto di calcare impiegati nella farina, riducono l’apporto energetico necessario per l’attuazione del ciclo produttivo, nonché le relative emissioni di CO2.
La miscela dell’invenzione può inoltre comprendere una qualsiasi combinazione dei seguenti ulteriori ingredienti:
a) CaO e/o Ca(OH)2in una quantità fino a 5% in peso,
b) uno o più sali di litio, quali litio carbonato, litio nitrato, litio solfato e loro miscele, in una quantità fino a 1% in peso,
c) un ritardante per calcestruzzo in una quantità fino a 2% in peso,
d) un filler calcareo in una quantità sino a 15% in peso.
La miscela dell’invenzione è utilizzabile per la produzione di malte e calcestruzzi, ottenendo: - un fine presa determinato con ago di Vicat compreso tra 3 e 5 ore;
- resistenze meccaniche misurate in malta normale secondo la norma EN 196-1 a 8 h > 8 MPa, a 24 h > 15 MPa, a 7 giorni > 30 MPa, e a 28 giorni > 50 MPa;
- un ritiro igrometrico misurato a 90 giorni al 65% di umidità relativa < 250 µm/m.
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 due miscele cementizie secondo l’invenzione, nonché i dati relativi allo sviluppo temporale della rispettiva resistenza meccanica.
TABELLA I
Composizioni A B
Clinker Beta (%) 40 60
Clinker CSA (%) 40 30
Anidrite (%) 20 10
Rapporto acqua/cemento 0,5 0,45
Lavorabilità (min.) 60 120
Flow (%) 180 270
Res. a comp. a 8h (MPa) 28 11
<Res. a comp. a 24h (MPa)>39<21>
<Res. a comp. a 28g (MPa)>52 49
Ritiro a 90 gg (µm/m) 235 240
TABELLA II
Caratteristiche materiali indicati in Tabella I Clinker beta Clinker CSA C4A3$ 2% 52%
Beta–C2S 67% 24%
C3S 4% 2%
Anidrite 1%
Altre fasi 17% 21%
Finezza (Blaine 3300 4400
g/cm<2>)
Come risulta dai dati riportati in tabella I, la miscela dell’invenzione risulta decisamente vantaggiosa, in quanto sviluppa elevatissime resistenze meccaniche a breve termine pur essendo sostanzialmente priva di C3S.
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 (5)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Miscela cementizia comprendente clinker beta in quantità compresa fra 25 e 65 % in peso, clinker solfoalluminato in quantità compresa fra 65 e 25 % in peso, e solfato di calcio in quantità compresa fra 10 e 20 % in peso, detto clinker beta avendo un tenore di β-C2S > 65%, un tenore di SO3> 4%, un tenore di C3S < 10% ed un tenore di C4A3$ < 3%, e detto clinker solfoalluminato avendo un tenore di C4A3$ > 45%.
  2. 2. Miscela cementizia secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre CaO e/o Ca(OH)2in una quantità fino a 5% in peso.
  3. 3. Miscela cementizia secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre un sale di litio in una quantità fino a 1% in peso.
  4. 4. Miscela cementizia secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre un ritardante in una quantità fino a 2% in peso.
  5. 5. Miscela cementizia secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre filler calcareo in una quantità sino a 15% in peso.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4036657A (en) * 1975-07-23 1977-07-19 Reagents Of The University Of California High iron oxide hydraulic cement
FR2873366A1 (fr) * 2004-07-20 2006-01-27 Lafarge Sa Clinker sulfoalumineux a haute teneur en belite, procede de fabrication d'un tel clinker et son utilisation pour la preparation de liants hydrauliques.
WO2012065976A1 (en) * 2010-11-15 2012-05-24 Italcementi S.P.A. High performance sulfo-aluminous clinker

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4036657A (en) * 1975-07-23 1977-07-19 Reagents Of The University Of California High iron oxide hydraulic cement
FR2873366A1 (fr) * 2004-07-20 2006-01-27 Lafarge Sa Clinker sulfoalumineux a haute teneur en belite, procede de fabrication d'un tel clinker et son utilisation pour la preparation de liants hydrauliques.
WO2012065976A1 (en) * 2010-11-15 2012-05-24 Italcementi S.P.A. High performance sulfo-aluminous clinker

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H. EL-DIDAMONY ET AL: "Preparation of [beta]-dicalcium silicate ([beta]-C2S) and calcium sulfoaluminate phases using non-traditional nano-materials", CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, vol. 35, 1 October 2012 (2012-10-01), pages 77 - 83, XP055126082, ISSN: 0950-0618, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2012.02.064 *
MIKOV M ET AL: "Effect of calcium sulfoaluminate and gypsum addition on the strength development of belite cementAuteur(s) / Author(s)", AMERICAN CERAMIC SOCIETY BULLETIN, AMERICAN CERAMIC SOCIETY. COLUMBUS, US, vol. 71, no. 7, 1 January 1992 (1992-01-01), pages 1131 - 1134, XP001526284, ISSN: 0002-7812 *

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