ITUB20152815A1

ITUB20152815A1 - Composizione cementizia ad elevata fluidita' atta ad essere stampata in particolare per iniezione per produrre un manufatto di alta qualita' estetica

Info

Publication number: ITUB20152815A1
Application number: ITUB2015A002815A
Authority: IT
Inventors: Roberta Alfani; Giuseppe Manganelli; Flavio Rampinelli; Giovanni Cividini
Original assignee: Italcementi Spa
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2017-02-03
Also published as: WO2017021901A1; EP3331836A1; US20180230054A1

Description

“Composizione cementizia ad elevata fluidità atta ad essere stampata in particolare per iniezione per produrre un manufatto di alta qualità estetica.”

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione riguarda una composizione cementizia ad elevata fluidità atta ad essere stampata in particolare per iniezione per produrre un manufatto di alta qualità estetica.

SFONDO DELLA TECNICA

La Richiedente è titolare della domanda WO2013/037792 in cui è descritto un manufatto cementizio, in particolare in forma di lastra, con incurvamento e rugosità superficiale controllati, prodotto per colaggio in stampo di una composizione fluida comprendente un legante idraulico, uno o più aggregati, un agente antiritiro, un agente superfluidificante ed acqua, in cui la percentuale in peso di detto legante idraulico nella composizione è inferiore a quella di detti aggregati ed in cui gli aggregati hanno un diametro massimo non superiore a un terzo dello spessore del manufatto, il manufatto finale avendo così rugosità superficiale media aritmetica Ra non superiore a 500 nm.

La rugosità controllata sotto tale limite si traduce in una superficie omogenea al tatto e liscia, di elevata resa estetica. La lucidità ottenuta può apparire come una superficie a specchio, di considerevole pregio decorativo.

Il colaggio non può tuttavia ritenersi un metodo di formatura ideale per manufatti cementizi che abbiano forma e geometria complessa diversa da una lastra, ad esempio manufatti per cui siano richiesti stampi con zone di vuoto difficili da colmare, quali angoli e sottosquadri. Per tali casi sarebbe più adatto uno stampaggio sotto pressione, quale ad esempio uno stampaggio per iniezione. In tal caso un primo requisito della miscela cementizia da sottoporre ad iniezione è una elevata fluidità, così che la malta possa scorrere agevolmente ed in modo uniforme in ogni spazio vuoto dello stampo.

Tuttavia secondo gli scopi della presente invenzione il manufatto da formare, oltre che avere rugosità superficiale Ra controllata per un’elevata resa estetica ed eventualmente una forma anche complessa, dunque stampabile per iniezione, deve possedere caratteristiche meccaniche di elevata qualità, quali ad esempio elevata resistenza a rottura sotto compressione e flessione.

A tale scopo sono note miscele cementizie rinforzate con l’aggiunta di fibre, ad esempio metalliche od in materia plastica; tuttavia in generale la aggiunta di fibre alla miscela, siano esse di natura metallica o plastica od altro materiale, riduce notevolmente la fluidità richiesta per uno stampaggio per iniezione. Inoltre le fibre risultano un ostacolo anche nei confronti della desiderata rugosità superficiale da contenere al di sotto del limite prefissato secondo gli scopi dell'invenzione, in quanto in generale esse tendono ad affiorare ed evidenziarsi nelle zone superficiali del manufatto, rovinando l’effetto estetico ricercato.

Come si vede, il problema tecnico qui trattato risulta piuttosto complesso da risolvere, in quanto soddisfare una delle proprietà desiderate del manufatto finale può significare contrastare le altre.

Scopo della presente invenzione è la messa a punto di composizioni a base cementizia, rinforzate al fine di ridurre la fragilità tipica dei manufatti cementizi da esse ottenuti, dotate di proprietà reologiche tali da poter essere agevolmente stampate per iniezione, oltre che per colaggio. I manufatti prodotti secondo la presente invenzione, oltre che dotati di resistenza meccanica, devono risultare lisci ed omogenei al tatto, di elevata resa estetica.

Le desiderate proprietà reologiche della composizione cementizia della presente invenzione sono principalmente: un’elevata plasticità, intesa come capacità del materiale di essere plasmabile; un’elevata fluidità iniziale, definita consistenza iniziale, intesa come abilità del materiale a fluire, misurata secondo un metodo elaborato dalla Richiedente in accordo con la norma UNI 7044 (1972), che nel seguito verrà descritto; un elevato mantenimento della lavorabilità, intesa come misura della facilità della composizione ad essere messa in opera ed indurire fino all’ottenimento del manufatto (si veda: Measurement of Rheological Properties of High Performance Concrete: State of thè Art Report, Chiara Ferraris, 1996, Doc. NISTIR 5869).

Per ridotta fragilità secondo la presente invenzione si intende ridotta tendenza del manufatto cementizio finale a rompersi improvvisamente senza che avvengano deformazioni e snervamenti. A tale riguardo l’aggiunta di fibre ad impasti cementizi ne riduce le proprietà reologiche, specie la consistenza iniziale come sopra definita. Tale effetto è particolarmente evidente nel caso di materiali cementizi ad elevate prestazioni meccaniche UHPC (Ultra High Performance Concrete, si veda: Graybel, B. (2009), UHPC Making Strides, Public Roads Voi.72, n°4, p.17-22, Federai Highway Administration, McLean, VA). Con tale termine ci si riferisce a materiali cementizi con rapporto acqua/cemento inferiore a 0.25 e con un’elevata percentuale di fibre discontinue tale da produrre resistenze meccaniche a compressione maggiori di 150MPa e resistenze meccaniche a flessione maggiori di 5MPa.

Le miscele cementizie rinforzate con fibre sono generalmente processate per colaggio, o getto, in stampi di geometria piana. Tra le fibre più comunemente utilizzate per il rinforzo vi sono le fibre metalliche, specie d’acciaio.

Nella domanda di brevetto FR 2765212 è descritto l’utilizzo di fibre metalliche amorfe di piccolo spessore, ivi definite nastri o piattine, aggiunte ad impasti cementizi per ridurne la fragilità. Le fibre in questione sono costituite da una lega metallica amorfa di composizione (Fe, Cr)so, (P, C, Si)2o e sono aggiunte alla miscela cementizia in quantità in peso comprese tra 4% e 40% rispetto al peso della composizione. Tali miscele sono quindi sottoposte a colaggio per la realizzazione dei manufatti cementizi rinforzati. I manufatti cementizi così prodotti per colaggio risultano avere una ridotta fragilità ed elevata durabilità. In tale documento non vi è invece interesse per altre caratteristiche del manufatto, quali rugosità o aspetto estetico, o forme elaborate dello stesso che richiedano metodi di stampaggio diversi dal colaggio.

Tra le fibre di rinforzo in materia plastica, sono in particolare note quelle in polivinilalcol (PVA) e polipropilene (PP). Anch’esse, come detto, generano una diminuzione di fluidità se aggiunte ad impasti cementizi in quantità sufficiente per ridurre la fragilità del manufatto finito.

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

Secondo gli scopi della presente invenzione, è invece requisito fondamentale potere disporre di una miscela cementizia ad alta fluidità tale da essere stampata anche per iniezione, così da potere ottenere manufatti rinforzati anche di forma complessa, pur nel rispetto di tutti gli altri requisiti sopra enunciati. In particolare si desidera che i manufatti ad elevata resa estetica secondo la presente invenzione siano omogenei e lisci al tatto, abbiano un colore omogeneo, non mostrino difetti quali tipicamente i cosiddetti vespai o bolle d’aria, fessurazione da ritiro o Incurvamento.

Per la realizzazione dell’insieme di tali scopi, la presente invenzione propone una composizione cementizia atta ad essere stampata in particolare, ma non solo, per iniezione, per produrre un manufatto con rugosità superficiale media aritmetica Ra non superiore a 500 nm e carico di rottura a flessione non inferiore a 5 MPa, misurato dopo 28 giorni di maturazione, la fluidità della composizione, misurata secondo il metodo più avanti descritto derivato dalla norma UNI 7044, essendo non inferiore a 185 mm, preferibilmente non inferiore a 220 mm, più preferibilmente non inferiore a 240 mm, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno

I. un legante idraulico

II. uno o più aggregati

III. un agente antiritiro

IV. un agente superfluidificante

V. fibre

VI. acqua,

in cui dette fibre sono in materiale metallico amorfo costituito da una lega di composizione (Fe, Cr)so (P, C, Si)2o sottoforma di lamelle flessibili di lunghezza pari ad almeno 10 mm e modulo elastico pari ad almeno 80000 MPa, presenti nella composizione in quantità in peso inferiore a 4% rispetto al peso della composizione.

La detta misura di carico di rottura a flessione avviene in linea con ASTM C1018, come di seguito descritto. La detta maturazione a 28 giorni avviene secondo quanto previsto dalla norma UNI 196-3.

Secondo l’invenzione, tale composizione è adatta ad essere stampata per iniezione, preferibilmente sotto pressione compresa tra 0,1 e 50 bar, più preferibilmente tra 0,2 e 30 bar e ancor più preferibilmente tra 0,3 e 10 bar, in stampi chiusi idraulicamente o meccanicamente.

La composizione della presente invenzione, specie nel caso in cui la forma del manufatto non abbia geometria particolarmente complessa, può essere stampata anche per colaggio o altro adatto metodo di formatura.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Si descrivono ora in dettaglio i componenti da I a V della composizione secondo la presente invenzione.

I. Per legante idraulico si intende un materiale polverizzato allo stato solido secco che, miscelato con acqua, fornisce impasti plastici in grado di far presa e di indurire, anche sott’acqua, quale un cemento. Un clinker utilizzabile per la preparazione di un legante per la presente invenzione è un qualsiasi clinker di cemento comune, come definito secondo la norma UNI EN 197.1, cioè un materiale idraulico composto da almeno due terzi in massa di silicati di calcio (3Ca0*Si02) e (2Ca0*Si02), la parte rimanente essendo AI2O3, Fe203 e altri ossidi; per esempio un clinker di cemento Portland.

NeH’ampia definizione di legante idraulico secondo la presente invenzione si comprendono sia i cementi bianchi, grigi 0 pigmentati definiti secondo la già citata norma UNI EN 197.1, sia i cosiddetti cementi per sbarramenti di ritenuta, gli agglomeranti cementizi e le calci idrauliche come definiti nella Legge italiana 26 Maggio 1965 N. 595, e i silicati inorganici.

Secondo la presente invenzione possono essere utilizzati leganti a base di solfoalluminosi di calcio, quali i composti descritti nei brevetti e/o domande di brevetto W02006/18569, EP-A-1306356 e EP-A- 0181739, così come quelli derivati dai clinker solfoalluminosi di calcio descritti nella Review “Green Chemistry for sustainable cement production and Use” di John W. Phair Green Chem., 2006, 8, 763-780, in particolare nel capitolo 5.3 a pagina 776, ed anche dai clinker solfoalluminosi di calcio descritti nell’articolo “Calcium sulfoaluminates cements-low energy cements, special cements” J.H. Sharp et al., Advances in Cement Research, 1999, 11, n.1, pp. 3-13.

Alternativamente possono essere opportunamente utilizzati anche cementi alluminosi, solfo-ferro alluminosi come descritto in Advances in Cement Research, 1999, 11, No. 1, Jan., 15-21.

Secondo la presente invenzione possono essere adoperati per la realizzazione dei manufatti anche cementi fotocatalitici, ossia leganti aventi attività fotocatalitica ottenuti aggiungendo alla miscela un fotocatalizzatore in grado di ossidare, in presenza di luce, aria e umidità ambientale le sostanze organiche ed inorganiche inquinanti presenti neN’ambiente.

Il fotocatalizzatore può essere scelto tra ogni composto capace di ossidare in presenza di luce, ossigeno ed acqua le sostanze inquinanti che vengono a contatto con la superficie delle composizioni cementizie allo stato indurito, purché naturalmente non incida in maniera controproducente sulle caratteristiche fisicomeccaniche delle composizioni cementizie usate nell'invenzione.

Il fotocatalizzatore preferito secondo la presente invenzione è ossido di titanio o un suo precursore, e più tipicamente l’ossido di titanio almeno parzialmente sotto forma di anatasio. L’espressione "ossido di titanio almeno parzialmente in forma di anatasio" significa che le particelle di ossido di titanio hanno struttura anatasio almeno per il 5%, preferibilmente per il 25%, più preferibilmente almeno per il 50%, ancor più preferibilmente almeno per il 70%, come percentuali in peso sul totale dell’ossido di titanio. Esempi di cementi fotocatalitici sono i prodotti della gamma TX® (Italcementi) quali TX Active®.

In una forma preferita dell’invenzione sono usati in qualità di legante il cemento solfo-al luminoso Alipre® Cement di Italcementi, il cemento Portland Ultracem® 52, 5R di Italcementi, il cemento Italbianco® 52,5 R di Italcementi ed il cemento TX Arca® di Italcementi.

Una composizione secondo la presente invenzione può anche opzionalmente comprendere anidrite o gesso.

II. Gli aggregati, o inerti, definiti anche aggregati inerti, secondo la presente invenzione possono comprendere:

- aggregati fini quali filler, polveri e sabbie, definiti nella normativa UNI EN 13139 e UNI EN 12620UNI, per filler secondo la presente invenzione intendendosi una frazione di aggregato fine avente diametro massimo, dmax, inferiore a 100 mm e più preferibilmente inferiore a 50 mm;

- aggregati non fini non rientranti nella categoria del filler sopra descritta.

Tali aggregati sono impiegati per ottenere una maggiore resistenza, una porosità inferiore e una efflorescenza ridotta. Gli aggregati possono essere opportunamente scelti tra aggregati calcarei, di quarzo o silico-calcarei in qualsiasi forma, quali frantumati o sferici.

Come descritto in WO2013/037792, la quantità percentuale relativa di aggregati di diversa dimensione è poi ottimizzata fino ad ottenimento della bassa rugosità desiderata. Alcuni aggregati, come nel caso di polveri di marmo colorate, rivestono anche funzione estetica; più specificatamente, possono conferire particolari caratteristiche cromatiche e sfumature o venatura al manufatto riproducendo l’aspetto di pietre naturali.

Ulteriori componenti della composizione dell'invenzione sono scelti tra: pigmenti organici e/o inorganici; materiali ad attività pozzolanica, quali preferibilmente microsilice, ceneri volanti, metacaolino, pozzolane naturali; materiali ad attività idraulica latente, quali loppa d’altoforno; calci idrate; calcari naturali.

III. Ai fini della presente invenzione la composizione cementizia di partenza deve contenere almeno un agente o additivo antiritiro che abbia la capacità di ridurre il ritiro igrometrico, in fase liquida o in fase solida.

L’aggiunta dell’agente antiritiro favorisce anche una maggiore aderenza del materiale alla superficie dello stampo con conseguente omogeneità della superficie allo scopo di rispettare il requisito di rugosità superficiale <500 nm. Tali agenti antiritiro, noti anche come SRA (shrinkage reducing agent), includono un’ampia varietà di glicoli e polioli e sono responsabili anche della riduzione della deformazione da ritiro in tutta la vita di esercizio del manufatto indurito. In combinazione con essi, si può aggiungere calce sotto forma di ossido.

Quali esempi di prodotti in commercio adatti in qualità di additivo antiritiro III si citano il glicol SRA 04 della Neuvendis, solido in polvere, e Cimparement della Sika, in soluzione acquosa, un additivo liquido composto da una miscela di polimeri sintetici ed eteri.

IV. Secondo la presente invenzione la composizione cementizia di partenza deve contenere almeno un agente o additivo superfluidificante, preferibilmente estere policarbossilico oppure polistearico, aggiunto o in fase solida oppure sotto forma di soluzione acquosa. Quali esempi di prodotti in commercio adatti in qualità di superfluidificanti si citano l’etere policarbossilico modificato Melflux 2641 F (BASF) in forma solida, oppure gli esteri polistearici modificati Viscocrete della Sika.

V. La miscela cementizia oggetto della presente invenzione comprende fibre in materiale metallico amorfo costituito da una lega di composizione (Fe, Cr)so, (P, C, S i) 20, sottoforma di lamelle flessibili di lunghezza pari ad almeno 10 mm e modulo elastico pari ad almeno 80000 MPa, che sono aggiunte alla miscela cementizia in quantità in peso inferiore a 4% rispetto al peso della composizione.

Per lamella si intende una forma, appunto, laminare in cui la sezione è sostanzialmente rettangolare e la lunghezza è maggiore della larghezza e molto maggiore rispetto allo spessore, quest’ultimo essendo dell’ordine di micron, ad esempio e non limitativamente tra 20 e 30 micron. Il cosiddetto “aspect ratio” della fibra è il rapporto tra la sua lunghezza L ed il diametro equivalente deq. Essendo la fibra secondo l’invenzione di geometria lamellare, il diametro equivalente è in tal caso definito secondo la seguente formula:

4<■>larghezza<■>spessore

d eq -π

N

In una composizione preferita secondo l’invenzione il numero di fibre per metro cubo di composizione (malta) è almeno di 1 ,15e+07.

Di seguito è riportata una tabella con le caratteristiche tecniche di alcune fibre preferite secondo l'invenzione, nonché delle relative composizioni cementizie che le contengono, descritte a titolo di esempio non limitativo.

Superficie Modulo Nome Struttura Lunghezza Densità n° fibre Aspect

fibra elastico commerciale fibra (mm) (Kg/m<3>) / Kg ratio

(mm<2>) (MPa)

Fibre

Metallo

Fibraflex FF 15 7200 385000 85,8 31 130000 amorfo

15 EO

Fibre

Metallo

Fibraflex FF 20 7200 275000 114,4 41 130000 amorfo

20 EO

Fibre

Metallo

Fibraflex FF 20 7200 150000 82,3 65 130000 amorfo

20 L6

Superficie

% peso/peso totale fibre/ Nome n° fibre/m<3>di Superficie

della volume commerciale malta singola fibra (m<2>)

composizione malta

(m<2>/m<3>)

Fibre Fibraflex

1 ,3 1,15e+07 31 x10<'6>356.50 FF 15 E0

Fibre Fibraflex

1 ,3 8,25e+06 41 x10<'6>338.25 FF 20 E0

Fibre Fibraflex

1 ,3 4,5e+06 65x10<'6>292.5 FF 20 L6

Nei metalli amorfi, come è noto, la struttura amorfa si ottiene tramite un procedimento di raffreddamento ultrarapido della massa fusa che, impedendo la formazione dei cristalli, dà alla struttura del materiale metallico un carattere vetroso. La lega di metallo viene fusa e colata all’Interno di una centrifuga rotante ad alta velocità e sotto raffreddata; il metallo subisce così un brusco sbalzo termico che può arrivare fino a mille gradi al secondo. Nella lega fusa gli atomi si muovono in modo casuale e non hanno un ordine né a lungo né a corto raggio; il repentino raffreddamento causa un congelamento degli atomi del metallo in posizione di disordine, non potendo disporsi secondo il reticolo cristallino. Per altre caratteristiche strutturali, dimensionali e per il metodo di formatura delle fibre secondo l’invenzione si rimanda al sopra citato FR 2765212.

Con riferimento alla composizione secondo l’invenzione in generale, l’utilizzo combinato dei detti componenti consente di ottimizzare nella composizione le caratteristiche reologiche desiderate, con un basso rapporto acqua-legante, ossia il rapporto tra la quantità di acqua totale utilizzata nella formulazione della composizione e la quantità di legante idraulico I come precedentemente definito; e di diminuire sensibilmente il ritiro igrometrico dopo stampaggio misurato fino a 28 giorni.

Allo scopo di limitare l’assorbimento di acqua per capillarità nel manufatto finale, la composizione cementizia secondo la presente invenzione può contenere almeno un agente o additivo impermeabilizzante o idrofobizzante. Tali agenti includono un’ampia varietà di composti di natura organica o organo-silicea. In un aspetto preferito dell’invenzione in qualità di additivo impermeabilizzante si impiega sodio oleato, quale il prodotto in commercio Ligaphob N(T) 90 di Peter Greven, in polvere, oppure un alchilossisilano, quale il prodotto in commercio Seal 200 di Elotex, in forma solida.

In aggiunta ai suddetti componenti, la composizione in forma di malta colabile utilizzata per la realizzazione del manufatto oggetto della presente invenzione può contenere vari altri additivi per adattare in modo fine le caratteristiche del legante alla specifica applicazione. Esempi di tali additivi possono essere regolatori di presa, modificatori di reologia o di proprietà fisico-meccaniche, quali ad esempio cellulose o lattici, agenti espansivi, aeranti, disaeranti. Tali additivi sono opzionali. La fluidità iniziale della composizione dell’invenzione è determinata utilizzando un metodo elaborato dalla Richiedente in accordo con la norma UNI 7044 (1972); tale metodo prevede il riempimento di uno stampo troncoconico posto su una piastra in vetro. La misura prevede il riempimento dello stampo con la malta, il successivo sollevamento con conseguente misura dello spandimento della malta, trascorsi 60 secondi dal sollevamento dello stampo troncoconico riempito. Il diametro misurato dello spandimento rappresenta il valore di fluidità, si veda anche Fig. 4 qui allegata e più avanti descritta. Tale misura è eseguita senza applicazione di scosse meccaniche.

Secondo tale metodo di misura, la fluidità iniziale della composizione dell’invenzione deve risultare non inferiore a 185 mm, preferibilmente non inferiore a 220 mm, più preferibilmente non inferiore a 240 mm.

La valutazione della ridotta fragilità dei manufatti finiti prodotti con una composizione della presente invenzione è eseguita mediante misure di resistenza meccanica a flessione eseguite secondo la normativa ASTM C101 8-97, con l’unica differenza che per i materiali oggetto della presente invenzione sono stati confezionati provini per le misure di dimensioni 4x4x16 cm rispetto ai provini descritti nella norma pari a 10x10x40 cm. La ridotta dimensione dei provini ha imposto una misura eseguita con una distanza tra due punti di appoggio pari a 12 cm rispetto ai 35 cm previsti dalla norma in questione.

La ridotta fragilità del materiale viene valutata in termini di assorbimento di energia di deformazione attraverso la curva carico-spostamento ottenuta dalla prova su tre punti. L’ampiezza dell’area sottesa alla curva rappresenta un indicatore della capacità di deformazione e di conseguenza della ridotta fragilità del materiale. In particolare per i materiali oggetto della presente invenzione è utilizzata un'apparecchiatura MTS Insight - 30Kn Standard Length a controllo di spostamento. Per la valutazione dell’assorbimento di energia di deformazione, viene integrata, mediante il metodo dei trapezi, la curva di carico su uno spostamento da 0 a 2 mm.

Nei manufatti secondo la presente invenzione, la misurazione delle caratteristiche topografiche del manufatto cementizio quali, ad esempio, la rugosità superficiale media aritmetica, Ra, è ottenuta tramite un profilometro ottico non a contatto, quale 3D Talysurf CCI Lite (Taylor-Hobson), munito di stage automatico e di autofocus. Il sistema utilizza l'interferometria a luce verde in scansione per ottenere immagini e misure delle parti analizzate, fornendo informazioni quantitative sulla struttura di superfici senza contatto fisico con esse. I dati 3D caratterizzanti la superficie ottenibili sono i seguenti: parametri di altezza: Sq, SSk, Sku, Sp, Sv, Sz, Sa, definiti secondo la norma ISO 25178; parametri di planarità: FLTt, FLTp, FLTv, FLTq definiti secondo la norma ISO 12781.

I dati 2D caratterizzanti la superficie ottenibili usando la tecnica descritta sono i seguenti:

parametri di altezza - profilo di rugosità: Rp, Rv, Rz, Re, Rt, Ra, Rq, Rsk, Rku, definiti secondo la norma ISO 4287; parametri di spaziatura - profilo di rugosità: RSm, Rdq, definiti secondo la norma ISO 4287; parametri di picco-profilo di rugosità: RPc, definito secondo la norma ISO 4287.

Al fine di descrivere in maggiore dettaglio la presente invenzione, sono di seguito riportati esempi non limitativi, anche con riferimento alle figure allegate.

DESCRIZIONE DELLE FIGURE

La Fig. 1 mostra un manufatto di forma complessa e di caratteristiche estetiche secondo la presente invenzione, stampato per iniezione.

La Fig. 2 mostra la situazione descritta nel successivo Esempio 5 secondo la presente invenzione.

La Fig. 3 mostra la situazione descritta nel successivo Esempio 6 di confronto. La Fig. 4 mostra la situazione descritta nel successivo Esempio 4 di confronto, anche con riferimento al suddetto metodo elaborato dalla Richiedente per la misura della fluidità in accordo con la norma UNI 7044.

ESEMPI

In tali esempi si farà specifico riferimento a fibre secondo l'invenzione e fibre di confronto (cfr) al di fuori dell'invenzione, aventi le caratteristiche riassunte nelle seguenti tabelle:

n° Superficie Modulo Nome Struttura Lunghezza Densità Aspect

fibre / fibra elastico commerciale fibra (mm) (Kg/m<3>) ratio

Kg (mm<2>)

(MPa)

Fibre

Metallo 3850

Fibraflex FF 15 7200 85,8 31 130000 amorfo 00

15 EO

Fibre

Metallo 2750

Fibraflex FF 20 7200 114,4 41 130000 amorfo 00

20 EO

FibreFìbraflex Metallo 1500

20 7200 82,3 65 130000 FF 20 L6 amorfo 00

Kuraray.

7,65x

Kuralon PVA (cfr) 8 1300 200 1 ,00 41000

10<7>

RECS15

Superficie % peso/peso

Nome n° fibre/m<3>di Superficie singola totale fibre/ della

commerciale malta fibra (m<2>) voi di malta composizione

(m<2>/m<3>)

Fibre Fibraflex

1 ,3 1.15e+Q7 31 x10<'6>356.50 FF 15 E0

Fibre Fibraflex

1 ,3 8,25e+06 41 x10<'δ>338.25 FF 20 E0

Fibre Fibraflex

1 ,3 4,5e+06 65x10<'6>292.5 FF 20 L6

Kuraray Ku raion

0,24 4.22 e+08 1x10<'6>422 RECS15

ESEMPIO 1 : stampaggio per iniezione

I seguenti componenti solidi sono stati miscelati in un mescolatore intensivo tipo Hobart per tre minuti:

COMPONENTI quantità % in peso

Legante I.: cemento (i.active ultra 52, 5R Italcementi) 17.1

Aggregato II.: filler calcareo (dmax fino a 50 μιτι) 17.9

Aggregato II.: aggregato calcareo (dmax > 50 μιτι) 54.5 Agente superfluidificante IV.: policarbossilico (Melflux 2641 F -BASF) 0.2

Agente idrofobizzante: alchilossisilano (Seal 200 Elotex) 0.3

Agente antiritiro III.: glicol (SRA 04 - Neuvendis) 0.5

Agente disaerante: poliglicol (Agitan P845 - Munzing Chemie) 0.1

Acqua 9.4

Dopo aggiunta dell’acqua, il mescolamento della miscela così ottenuta è protratto per un tempo di quattro minuti (in funzione delle caratteristiche del mescolatore e della temperatura esterna). Trascorso tale tempo è stata misurata la fluidità della miscela come precedentemente descritto, che è risultata essere pari a 319 mm. A questo punto sono state aggiunte fibre in metallo amorfo (Saint Gobain Fibraflex FF 20 E0) in percentuale volumetrica pari a 0.42% in volume rispetto al volume della miscela, corrispondente ad una percentuale in peso di 1.4%, ed è stata protratta la miscelazione per altri due minuti a velocità lenta. Trascorso tale tempo è stata misurata la fluidità della miscela con le fibre, come precedentemente descritto, che è risultata essere pari a 301 mm.

Sono quindi stati confezionati provini 4x4x16 secondo UNI EN 196-1, Metodi di prova dei cementi - Determinazione delle resistenze meccaniche, successivamente sottoposti a test di flessione secondo la norma ASTM C1018-97 modificata secondo quanto sopra descritto.

I dati ottenuti dalla prova di rottura in flessione sono stati elaborati per ricavare l’energia totale di rottura. Il valore dell’energia di rottura ottenuto è pari a 2.59 J (N-m), rispetto a 0.30 J di un provino di confronto ottenuto dalla stessa miscela ma senza aggiunta di fibre.

La malta allo stato fresco con fibre come sopra ottenuta è stata iniettata mediante pompa peristaltica Duplex Bredel modello SPX80D in stampi a sezione rettangolare presentanti un grado di vuoto (volume vuoto/volume totale) pari al 50%, di dimensioni 4m x 4.20 m e spessore 16 cm. L’elevata fluidità permette il riempimento omogeneo dello stampo con l’ottenimento di un manufatto finale privo di difetti. La misura della rugosità superficiale, espressa come Ra secondo la norma ISO 4287, è risultata pari a 120 nm.

ESEMPIO 2: stampaggio per iniezione

I componenti solidi dell’esempio 1 sono stati miscelati in un mescolatore intensivo tipo Hobart per tre minuti. Dopo aggiunta dell’acqua, il mescolamento della miscela così ottenuta è protratto per un tempo di quattro minuti (in funzione delle caratteristiche del mescolatore e della temperatura esterna). Trascorso tale tempo è stata misurata la fluidità della miscela come precedentemente descritto, che è risultata essere pari a 309 mm.

A questo punto sono state aggiunte fibre in metallo amorfo (Saint Gobain Fibraflex FF 20 L6), in percentuale di 0.42% in volume rispetto al volume della miscela, corrispondente ad una percentuale in peso di 1.4%, ed è stata protratta la miscelazione per altri due minuti a velocità lenta.

Trascorso tale tempo è stata misurata la fluidità della miscela con le fibre, come precedentemente descritto, che è risultata essere pari a 299 mm.

Sono quindi stati confezionati provini 4x4x16 secondo UNI EN 196-1 , Metodi di prova dei cementi - Determinazione delle resistenze meccaniche, successivamente testati a flessione secondo la norma ASTM C101 8-97 modificata secondo quanto sopra descritto.

I dati ottenuti dalla prova di rottura in flessione sono stati elaborati per ricavare l’energia totale di rottura. Il valore dell’energia di rottura ottenuto è pari a 1.39 J (N-m), rispetto a 0.30 J di un provino di confronto ottenuto dalla stessa miscela ma senza aggiunta di fibre.

La malta allo stato fresco con fibre come sopra ottenuta è stata iniettata mediante pompa peristaltica Duplex Bredel modello SPX80D in stampi a sezione curvilinea presentanti un grado di vuoto (volume vuoto/volume totale) pari al 40%, di dimensioni 3m x 2.20 m e spessore 8 cm. L’elevata fluidità permette il riempimento omogeneo dello stampo con l’ottenimento di un manufatto finale privo di difetti. La misura della rugosità superficiale, espressa come Ra secondo la norma ISO 4287, è risultata pari a 125 nm.

ESEMPIO 3 DI CONFRONTO

I componenti solidi dell’esempio 1 sono stati miscelati in un mescolatore intensivo tipo Hobart per tre minuti. Dopo aggiunta dell’acqua, il mescolamento della miscela così ottenuta è protratto per un tempo di quattro minuti (in funzione delle caratteristiche del mescolatore e della temperatura esterna). Trascorso tale tempo è stata misurata la fluidità della miscela come precedentemente descritto, che è risultata essere pari a 307 mm.

A questo punto sono state aggiunte fibre di confronto, realizzate in PVA (Kuraray Kuralon RECS15), in percentuale volumetrica pari a 0.42% in volume rispetto al volume della malta, ed è stata protratta la miscelazione per altri due minuti a velocità lenta.

Trascorso tale tempo è stata misurata la fluidità della miscela con fibre in PVA, come precedentemente descritto, che è risultata essere pari a 181 mm.

Sono quindi stati confezionati provini 4x4x16 secondo UNI EN196-1, Metodi di prova dei cementi - Determinazione delle resistenze meccaniche, successivamente testati a flessione secondo la norma ASTM C1018-97 modificata secondo quanto descritto.

I dati ottenuti dalla prova di rottura in flessione sono stati elaborati per ricavare l'energia totale di rottura. Il valore dell’energia di rottura ottenuto è pari a 0.6 J (N-m), rispetto a 0.30 J di un provino di confronto ottenuto dalla stessa miscela ma senza aggiunta di fibre.

La malta allo stato fresco con fibre in PVA così ottenuta risulta non processabile mediante pompa peristaltica Duplex Bredel modello SPX80D. La scarsa fluidità non permette il riempimento omogeneo dello stampo.

ESEMPIO 4 DI CONFRONTO

Si è ripetuto l’esempio 1, con la differenza che sono state aggiunte le stesse fibre in metallo amorfo (Saint Gobain Fibraflex FF 20 E0) in percentuale in peso di 4% rispetto al peso della miscela.

Le corrispondenti misure di fluidità della miscela cementizia sono risultate essere 310 mm nel caso della malta senza fibre, e 135 mm dopo l'aggiunta di fibre, come mostrato in Fig. 4.

Provini prodotti da tale miscela con fibre in percentuale in peso di 4% hanno dimostrato impossibilità di stampaggio per iniezione, visibile separazione delle fibre stesse dalla matrice cementizia, come ancora mostrato in Fig. 4, e perdita di ogni limite di rugosità e del relativo effetto estetico.

ESEMPIO 5: stampaggio per colaggio

I seguenti componenti solidi sono stati miscelati in un mescolatore intensivo tipo Hobart per ire minuti:

COMPONENTI % in peso

Legante I.: cemento (i.active ultra 52, 5R Italcementi) 17.0

Aggregato II.: filler calcareo (dmax fino a 50 μιτι) 17.9

Aggregato II.: aggregato calcareo (dmax > 50 μιτι) 54.5

Agente superfluidificante IV.: policarbossilico (Melflux 2641 F -BASF) 0.2

Agente idrofobizzante: alchilossisilano (Seal 200 Elotex) 0.3

Agente antiritiro III.: glicol (SRA 04 - Neuvendis) 0.5

Agente disaerante: poliglicol (Agitan P845 - Munzing Chemie) 0.1

Acqua 9.4

Dopo aggiunta dell’acqua, il mescolamento della miscela così ottenuta è protratto per un tempo di quattro minuti (in funzione delle caratteristiche del mescolatore e della temperatura esterna). Trascorso tale tempo è stata misurata la fluidità della miscela come precedentemente descritto, che è risultata essere pari a 318 mm. A questo punto sono state aggiunte fibre in metallo amorfo (Saint Gobain Fibraflex FF 15 E0) in percentuale volumetrica pari a 0.42% in volume rispetto al volume della miscela, corrispondente ad una percentuale in peso di 1.3%, ed è stata protratta la miscelazione per altri due minuti a velocità lenta. Trascorso tale tempo è stata misurata la fluidità della miscela con le fibre, come precedentemente descritto, che è risultata essere pari a 285 mm.

Sono quindi stati confezionati provini 4x4x16 secondo UNI EN196-1, Metodi di prova dei cementi - Determinazione delle resistenze meccaniche, successivamente sottoposti a test di flessione secondo la norma ASTM C1018-97 modificata secondo quanto descritto.

I dati ottenuti dalla prova di rottura in flessione sono stati elaborati per ricavare l’energia totale di rottura. Il valore dell’energia di rottura ottenuto è pari a 1.2 J (N-m), rispetto a 0.30 J di un provino di confronto ottenuto dalla stessa miscela ma senza aggiunta di fibre.

La misura della rugosità superficiale, espressa come Ra secondo la norma ISO 4287, è risultata pari a 150 nm.

La malta allo stato fresco con fibre come sopra ottenuta è stata colata in stampo a sezione rettangolare presentante un grado di vuoto (volume vuoto/volume totale) pari al 50%, di dimensioni 4m x 4 m e spessore 16 cm. Dopo avere provocato la rottura a flessione del manufatto così stampato, esso rivela in sezione, mostrata in Fig. 2, una dispersione omogenea delle fibre di metallo amorfo, soddisfacente per gli scopi dell’invenzione.

ESEMPIO 6 DI CONFRONTO

I componenti solidi dell’esempio 5 sono stati miscelati in un mescolatore intensivo tipo Hobart per tre minuti.

Dopo aggiunta dell’acqua, il mescolamento della miscela così ottenuta è protratto per un tempo di quattro minuti (in funzione delle caratteristiche del mescolatore e della temperatura esterna). Trascorso tale tempo è stata misurata la fluidità della miscela come precedentemente descritto, che è risultata essere pari a 305 mm. A questo punto sono state aggiunte fibre in acciaio di dimensioni 0.35x18 mm (prodotto in commercio: Matassina La Gramigna 18), in percentuale volumetrica pari a 0.42% in volume rispetto al volume della miscela, corrispondente ad una percentuale in peso di 1.4%, ed è stata protratta la miscelazione per altri due minuti a velocità lenta. Trascorso tale tempo è stata misurata la fluidità della miscela con le fibre in acciaio, come precedentemente descritto, che è risultata essere pari a 303 mm.

Sono quindi stati confezionati provini 4x4x16 secondo UNI EN196-1 , Metodi di prova dei cementi - Determinazione delle resistenze meccaniche, successivamente sottoposti a test di flessione secondo la norma ASTM C1 01 8-97 modificata secondo quanto descritto.

I dati ottenuti dalla prova di rottura in flessione sono stati elaborati per ricavare l’energia totale di rottura. Il valore dell’energia di rottura ottenuto è pari a 1.94 J (N- m), rispetto a 0.30 J di un provino di confronto ottenuto dalla stessa miscela ma senza aggiunta di fibre. Tuttavia dopo la rottura dei provini è stata osservata una stratificazione delle fibre sul fondo dello stampo, indice di una non omogenea distribuzione delle fibre nella miscela cementizia a fluidità elevata. Fig. 3 mostra che nella sezione di rottura le fibre affiorano visibilmente.

In generale, i manufatti finiti ottenuti da una composizione dell'invenzione possono variare in una ampia gamma di forme e dimensioni, spessore incluso, purché siano rispettati i requisiti essenziali previsti secondo l’invenzione come sopra descritti, ossia che risultino stampabili per iniezione, omogenei e lisci al tatto, abbiano un colore omogeneo, non mostrino difetti quali bolle d’aria, fessurazione da ritiro o Incurvamento, e risultino insieme dotati delle proprietà meccaniche desiderate.

Esempi applicativi di manufatti così prodotti sono: pannelli di rivestimento per facciate continue e ventilate, pannelli per recinzioni, pensiline, lastre e piastrelle per pavimentazione, elementi frangisole, sistemi di protezione solare, elementi di arredo, elementi di partizioni verticali.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Composizione cementizia atta ad essere stampata in particolare per iniezione, per produrre un manufatto con rugosità superficiale media aritmetica Ra non superiore a 500 nm e carico di rottura a flessione non inferiore a 5 MPa, misurato dopo 28 giorni di maturazione, la fluidità della composizione essendo non inferiore a 185 mm, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno I. un legante idraulico II. uno o più aggregati III. un agente antiritiro IV. un agente superfluidificante V. fibre VI. acqua, in cui dette fibre sono in materiale metallico amorfo costituito da una lega di composizione (Fe, Cr)so (P, C, Si)2o sottoforma di lamelle flessibili di lunghezza pari ad almeno 10 mm e modulo elastico pari ad almeno 80000 MPa, presenti nella composizione in quantità in peso inferiore a 4% rispetto al peso della composizione.
2) Composizione secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che le dette fibre sono presenti nella composizione in quantità compresa tra 1% e 2% rispetto al peso della composizione.
3) Composizione secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che le dette fibre sono presenti nella composizione in quantità compresa tra 1.3% e 1.4% rispetto al peso della composizione.
4) Composizione secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che il numero di fibre per metro cubo è almeno di 1 ,15e+07. 5) Composizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che le dette fibre hanno le seguenti proprietà: Superficie Modulo Nome Struttura Lunghezza Densità n° fibre Aspect fibra elastico commerciale fibra (mm) (Kg/m<3>) / Kg ratio (mm<2>) (MPa) Fibre Metallo Fibraflex FF 15 7200 385000 85,8 31 130000 amorfo 15 EO Fibre Metallo Fibraflex FF 20 7200 275000 114,4 41 130000 amorfo 20 EO Fibre Metallo Fibraflex FF 20 7200 150000 82,3 65 130000 amorfo 20 L6 6) Composizione secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto di comprendere le dette fibre secondo le seguenti proprietà: Superficie % peso/peso totale fibre/ Nome n° fibre/m<3>di Superficie della volume commerciale malta singola fibra (m<2>) composizione malta (m<2>/m<3>) Fibre Fibraflex 1 ,3 1,15e+07 31 x10<'6>356.50 FF 15 E0 Fibre Fibraflex 1 ,3 8,25e+06 41 x10<'6>338.25 FF 20 E0 Fibre Fibraflex 1 ,3 4,5e+06 65x10<'6>292.
5 FF 20 L6 7) Composizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere quale agente antiritiro III. almeno un composto scelto tra glicoli, polioli, una miscela di polimeri sintetici ed eteri. 8) Composizione secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto di comprendere in combinazione con detto agente antiritiro III. calce sotto forma di ossido. 9) Composizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere quale agente superfluidificante IV. un composto scelto tra estere policarbossilico ed estere polistearico. 10) Uso di fibre nella preparazione di una composizione cementizia comprendente almeno un legante idraulico, uno o più aggregati, un agente antiritiro, un agente superfluidificante, dette fibre e acqua, atta in particolare ad essere stampata per iniezione per produrre un manufatto con rugosità superficiale media aritmetica Ra non superiore a 500 nm e carico di rottura a flessione non inferiore a 5 MPa, misurato dopo 28 giorni di maturazione, la fluidità della composizione essendo non inferiore a 185 mm, caratterizzato dal fatto che dette fibre sono in materiale metallico amorfo costituito da una lega di composizione (Fe, Cr)so (P, C, Si)2o sottoforma di lamelle flessibili di lunghezza pari ad almeno 10 mm e modulo elastico pari ad almeno 80000 MPa, presenti nella composizione in quantità in peso inferiore a 4% rispetto al peso della composizione. 11) Metodo di formatura di un manufatto con rugosità superficiale media aritmetica Ra non superiore a 500 nm e carico di rottura a flessione non inferiore a 5 MPa, misurato dopo 28 giorni di maturazione, caratterizzato dal fatto di sottoporre ad iniezione sotto pressione compresa tra 0,1 e 50 bar una composizione cementizia comprendente almeno I. un legante idraulico II. uno o più aggregati III. un agente antiritiro IV. un agente superfluidificante V. fibre VI. acqua, in cui dette fibre sono in materiale metallico amorfo costituito da una lega di composizione (Fe, Cr)so (P, C, Si)2o sottoforma di lamelle flessibili di lunghezza pari ad almeno 10 mm e modulo elastico pari ad almeno 80000 MPa, presenti nella composizione in quantità in peso inferiore a 4% rispetto al peso della composizione, la fluidità della composizione essendo non inferiore a 185 mm.