ITTV20060087A1 - Procedimento per la fabbricazione di manufatti in agglomerato cementizio e manufatti risultanti - Google Patents
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Description
“Procedimento per la fabbricazione di manufatti in agglomerato cementizio e manufatti risultanti”
La presente invenzione riguarda la fabbricazione di manufatti in agglomerato cementizio e più particolarmente un procedimento per la fabbricazione di manufatti in lastre e piastrelle a partire da un impasto consistente in un granulato di materiale lapideo o simili e un legante cementizio.
E’ noto da alcuni anni un procedimento per la fabbricazione di manufatti cementizi in mattonelle del tipo anzidetto, noto anche con il nome generico di tecnologia Terastone, descritto e rivendicato nel brevetto IT-A-1 288 569 e nel corrispondente brevetto US-A-6355 191, depositati a nome di Marcello Toncelli.
Esso prevede la preparazione di un impasto di partenza, sostanzialmente costituito da un granulato di materiale inerte, avente granulometria prestabilita e controllata, e da un legante cementizio, sostanzialmente costituito da cemento Portland ed acqua in rapporto prestabilito nonché da un fluidificante (additivo di per se noto per gli impasti cementizi) in quantità tale da determinare caratteristiche ben precise del legante (determinate con il cosiddetto test di minislump), impasto nel quale la quantità di legante cementizio è in leggero eccesso rispetto al grado di vuoti del granulato.
L’impasto di partenza viene distribuito in uno stampo con uno spessore desiderato, dopo di che viene sottoposto ad un vuoto molto spinto e per un tempo molto breve (dell’ordine di non più di 20 secondi), in modo da effettuare una deaerazione sostanzialmente completa delle cavità interstiziali presenti nell’impasto.
La fase successiva del procedimento prevede che allo strato deaerato si applichi un moto vibratorio di frequenza prefissata sotto un vuoto meno spinto di quello della fase di dearezione e per un tempo di almeno 60 secondi, dopo di che la mattonella grezza viene trasferita alle consuete fasi di indurimento e di maturazione del legante cementizio.
Per maggiori dettagli circa il procedimento si rimanda alla descrizione completa dei suddetti brevetti.
Le fasi di presa e di indurimento hanno durata compatibile e consistente con la natura del legante cementizio, durata che per la fase di presa e primo indurimento è dell’ordine di 24 ore, mentre per quella di completa maturazione la durata è di circa 28 giorni.
Nella tecnologia generale della fabbricazione di manufatti cementizi è da molto tempo noto il ricorso al riscaldamento in autoclave, allo scopo di abbreviare in misura sostanziale il tempo di maturazione (che normalmente è considerato in 2 giorni), trattamento che consiste nell’ introdurre il manufatto grezzo in autoclave e riscaldarlo in ambiente saturo di vapore d’acqua sotto la corrispondente pressione di equilibrio (determinabile attraverso il diagramma di Mollier) in modo da evitare che l’acqua contenuta nel manufatto vada in ebollizione e quindi evapori pregiudicando l’integrità del manufatto e di fatto impedendo il completamento delle reazioni che accompagnano la fase di maturazione.
Questo trattamento non ha avuto grande diffusione, principalmente per il fatto che con l’aumentare delle dimensioni dei manufatti diventa necessario realizzare autoclavi di grandi dimensioni, con gli evidenti costi maggiori che non trovano rispondenza come valore aggiunto nel manufatto risultante.
Un’esigenza della tecnologia Terastone è quella di migliorare la caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche dei manufatti risultanti
Un attuale limite della tecnologia Terastone, limite che si ripercuote principalmente sulle caratteristiche estetiche, è quello di non poter impiegare granulati lapidei di dimensioni massime inferiori ai 4 mm allo scopo di evitare l’insorgenza di microfessurazioni connessa alle caratteristiche della pasta cementizia costituente il manufatto. Pertanto un’altra esigenza della Tecnologia Terastone è quella di ridurre le dimensioni dei granulati costituenti il prodotto per migliorarne l’aspetto estetico.
Sorprendentemente si è trovato che applicando al procedimento Terastone il trattamento in autoclave del manufatto grezzo in ambiente saturo di vapore d’acqua con elevate temperature (160÷180°C) e pressioni (6÷12 bar) ed al tempo stesso sostituendo il cemento Portland che fa parte dell’impasto iniziale con una percentuale, compresa tra 15 e 35 % in volume, di metacaolino ad alta reattività non soltanto si riducono i tempi di maturazione a poche ore, ma si ottiene un sensibile miglioramento delle caratteristiche del manufatto risultante.
Esempio di formulazione (percentuali in volume) :
<■>Cemento Portland 525 17%
<■>Metacaolino ad alta reattività 3%
<■>Acqua con fluidificante 20%
<■>Granulato lapideo in scala Bolomey da 0.3 a 1,2 mm 60%
Il manufatto è stato fatto indurire entro lo stampo per 24 ore e poi è stato inserito in autoclave col seguente ciclo:
<■>riscaldamento in 4 ore fino a 170°C
<■>mantenimento a 170 °C per 6 ore
<■>raffreddamento a temperatura ambiente in 2 ore
Dopo raffreddamento il manufatto presentava le seguenti caratteristiche peculiari:
<■>resistenza a flessotrazione 18 Mpa
<■>assorbimento d’acqua in peso 1,8%
<■>ritiro idraulico 0,25 mm/m
Da rilevare che un identico manufatto realizzato esclusivamente con cemento Portland 525 (sempre 20% in volume) maturato in ambiente per 28 giorni presenta le seguenti caratteristiche:
<■>resistenza a flessotrazione 14 Mpa
<■>assorbimento d’acqua in peso 4,2%
<■>ritiro idraulico 0,40 mm/m
Senza porre indebite limitazioni alla presente invenzione, sembra plausibile che l’elevata temperatura (connessa all’elevata pressione) del trattamento in autoclave determini particolari reazioni pozzolaniche tra l’ossido di calcio presente nel cemento Portland ed il metacaolino, con formazione di particolari cristalli di idratazione eccezionalmente forti e compatti, che conferiscono quelle peculiari superiori caratteristiche al manufatto.
E’ inoltre stato osservato che il manufatto maturato in autoclave e soggetto a 50 cicli da -25°C a 40°C (con immersione in acqua) in cella climatica non ha presentato microfessure, mentre il corrispondente manufatto maturato in ambiente per 28 giorni dopo 20 analoghi cicli in cella climatica presentava alcune microfessure. Ciò denota una eccezionale compattezza e stabilità della pasta cementizia del manufatto maturato in autoclave.
La descrizione che precede è stata riferita specificamente al trattamento in autoclave, intendendo una fase di processo nella quale il manufatto grezzo, al termine della fase iniziale di presa ed indurimento, viene sottoposto all’azione di calore e pressione nei limiti precedentemente precisati,
Claims (1)
- Rivendicazioni 1. Procedimento per la fabbricazione di manufatti in agglomerato cementizio, comprendente le fasi di: (i) preparazione di un impasto di partenza, costituito da un granulato inerte, avente granulometria prestabilita e controllata, e da un legante cementizio, sostanzialmente costituito da cemento Portland ed acqua in rapporto prestabilito nonché da additivi noti, impasto nel quale la quantità di legante cementizio è in leggero eccesso rispetto al grado di vuoti del granulato; (ii) deposizione dell’impasto di partenza in uno stampo con uno spessore desiderato, dopo di che viene sottoposto ad un vuoto molto spinto e per un tempo molto breve, dell’ordine di non più di 20 secondi, in modo da effettuare una dearazione sostanzialmente completa delle cavità interstiziali presenti nell’impasto; (iii) applicazione allo strato deaerato di un moto vibratorio di frequenza prefissata sotto un vuoto meno spinto di quello della fase di dearazione e per un tempo di almeno 60 secondi; (iv) indurimento del legante cementizio della mattonella grezza per circa 24 ore con ottenimento di un manufatto grezzo e successiva estrazione dallo stampo; caratterizzato dal fatto che (a) il componente cemento Portland nell’impasto di partenza viene sostituito con metacaolino ad alta reattività in percentuale compresa tra il 15 ed il 35% in volume, (b) il manufatto grezzo indurito estratto dallo stampo viene trattato con vapore d’acqua saturo ad alta temperatura, non inferiore a 160°C, ed alla corrispondente pressione di vapore saturo per un tempo di almeno due ore 2. Procedimento per la fabbricazione di manufatti in agglomerato cementizio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il cemento Portland facente parte dell’impasto di partenza viene sostituito con metacaolino ad alta reattività in percentuale compresa tra il 20 ed il 30% in volume 3. Procedimento per la fabbricazione di manufatti in agglomerato cementizio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto trattamento del manufatto grezzo viene effettuato a temperatura compresa tra 160 e 190°C e ad una pressione compresa fra 6 e 12 bar. 4. Procedimento per la fabbricazione di manufatti in agglomerato cementizio secondo la rivendicazione 1 o 3, caratterizzato dal fatto che detto trattamento del manufatto grezzo viene effettuato in autoclave. 5. Procedimento per la fabbricazione di manufatti in agglomerato cementizio secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che nel detto trattamento in autoclave la permanenza ad alta temperatura ha una durata compresa tra 3 ed 8 ore. 6. Procedimento per la fabbricazione di manufatti in agglomerato cementizio secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che nel detto trattamento in autoclave la permanenza ad alta temperatura è preceduta da una fase di riscaldamento della durata da 2 a 5 ore ed è seguita da ima fase di raffreddamento della durata da 0,5 a 4 ore. 7. Manufatto in agglomerato cementizio ottenibile con il procedimento di ciascuna delle rivendicazioni precedenti.
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