MX2013006486A - Mejoras en o relacionadas con composiciones cementicias. - Google Patents

Abstract

La invención proporciona una composición cementicia que comprende un componente de cemento que comprende (i) un acelerante, (ii) una fuente de sulfato de calcio y (iii) un cemento formador de etringita; un agregado; y opcionalmente agua; donde el cemento tiene un esfuerzo de compresión no confinado mínimo de 10.34 MPa (1.500 psi) cuando es probado de acuerdo con ASTNI 01140 y/o 01604 15 minutos después de colocarlo; métodos para su uso y concreto formado a partir de este.

Description

MEJORAS EN O RELACIONADAS CON COMPOSICIONES CEMEN ICIAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una composición cementicia, un método de aplicación de la composición, un método para formar un miembro de soporte y concreto formado a partir de la composición.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Debido a las preocupaciones actuales sobre los ataques terroristas a obras públicas, ha habido un deseo de resolver el problema que los sistemas cementicios conocidos no tienen una resistencia suficientemente alta durante el curado temprano que sean adecuados para ser despleqados por un equipo de respuesta temprana para estabilizar rápidamente una estructura dañada por una explosión. Se necesita un sistema que proporcionara la capacidad de estabilizar rápidamente una estructura, tales como una pista de un aeropuerto, Un túnel, puente y/o una represa que ha sido golpeada y/o dañada por explosivos antes de que falle catastróficamente. : En aplicaciones mineras, hay un deseo de resolver el problema de cómo reducir el tiempo empleado en preparar excavaciones, pozos o túneles para aumentar la productividad de un trabajador en tal estructura sin comprometer su seguridad.

Se ha buscado una manera de mejorar estos problemas.

SUMARIO DE IA INVENCIÓN De acuerdo a la invención se proporciona una composición cementicia que comprende un componente de cemento que comprende (i) un acelerante, (ii) una fuente de sulfato de calcio y (iii) un cemento formador de etringita; un agregado; y opcionalmente agua; donde el cemento tiene un esfuerzo de compresión no confinado mínimo de 10.34 MPa (1.500 psi) cuando se pone a prueba de acuerdo con ASTM C1140 y/o C1604 15 minutos después de colocarlo.

De acuerdo a la invención también de proporciona un primer método de aplicación de la composición de acuerdo a la invención a una superficie, este método comprende los pasos de (i) proporcionar la composición; y (ii) aplicar la composición a la superficie; donde la composición comprende agua .

De acuerdo a la invención también se proporciona un segundo método de aplicación de la composición de acuerdo a la invención a una superficie, este método comprende los pasos de (i) proporcionar la composición; (ii) mezclar la composición con agua; y (iii) aplicar la composición mezclada a una superficie.

De acuerdo a la invención se proporciona además un método para formar un miembro de concreto, dicho método comprende el paso de pulverizar la composición de acuerdo a la invención para formar el miembro.

De acuerdo a la invención también se proporciona concreto que comprende la composición de acuerdo a la invención .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La composición de acuerdo a la invención puede ser en forma ce hormigón proyectado en seco u hormigón proyectado. El término "hormigón proyectado" se refiere a una composición de cemento que contiene agua, que es aplicado siendo pulverizado en un lugar. Generalmente la composición de cemento que contiene agua es preparada y bombeada a una tobera donde se introduce aire comprimido en una manera diseñada para proyectar la composición sobre un sustrato en el lugar. El término "hormigón proyectado en seco" se refiere a una composición de cemento seca, el cual es aplicado : siendo pulverizado en un lugar. Generalmente la composición de cemento seca se sopla a través de una manguera o tubería a una tobera donde el agua es introducida y la mezcla húmeda (o mojada) es proyectada por aire comprimido sobre un1 sustrato en el lugar.

El hormigón proyectado en seco u hormigón proyectado es generalmente conocido porque se usa para proporcionar un soporte temporal en excavaciones abiertas, profundización de pozos y de túneles. Típicamente son pulverizados sobre un terreno expuesto hasta que pueda ser instalado un soporte permanente. Un soporte permanente puede ser en forma de revestimientos segmentarios de concreto, soportes de acero, pernos de anclaje, espesor adicional del hormigón proyectado u hormigón proyectado en seco y combinaciones de uno o más de estos tipos de soporte u otras técnicas conocidas por los expertos en el arte.

En excavaciones abiertas, cuando se remueve un levantamiento de tierra, el terreno que queda recién expuesto tiene un tiempo limitado para mantenerse en pie, el hormigón proyectado u hormigón proyectado en seco es pulverizado para una primera estabilización y luego se instalan clavos de suelo u otros soportes similares para un soporte permanente. En profundi zación de pozos, a medida que se retira el lodo y antes de que pueda ser instalado un anillo, a menudo se aplica un revestimiento de hormigón proyectado u : hormigón proyectado en seco para soporte. En túneles, la superficie expuesta es a menudo pulverizada con hormigón proyectado u hormigón proyectado en seco hasta que se prepara la siguiente ronda de explosiones. Además, la superficie del túnel es a menudo pulverizado con hormigón proyectado u , hormigón proyectado en seco hasta que puedan ser instalados los , pernos de techo o anillos de acero o los revestimientos segmentarios de concreto. El hormigón proyectado u hormigón proyectado en seco son materiales muy bien probados que han sido usados exitosamente por varios años para la estabilización temporal de superficies rocosas.

El hormigón proyectado u hormigón proyectado en seco convencional está basado en el cemento Portland con o sin aditivos. Los aditivos usados en hormigón proyectado u hormigón proyectado en seco convencional pueden ser aceleradores, retardantes, agentes anti-rebote y otros materiales conocidos por los expertos en el arte. El hormigón proyectado u hormigón proyectado en seco convencional se puede poner en solo pocos minutos, pero son relativamente lentos para endurecer, tomando 28 días para alcanzar la mayor parte de su resistencia. Incluso en un dia sólo poseerán un esfuerzo de compresión no confinado de 10.34 MPa (1.500 psi). Esto significa que hay un retraso significante después de que el hormigón proyectado en seco u hormigón proyectado ha sido pulverizado, mientras se endurece hasta que esté seguro para retomar las actividades mineras en las proximidades del hormigón proyectado u hormigón proyectado en seco. Este retraso depende de lo que sea considerado ser una resistencia aceptable que el concreto necesita alcanzar. Esto dependerá de las condiciones del lugar pero es probable que sea un dia o más. Este tiempo de retraso retarda las operaciones mineras y limita las aplicaciones en las cuales el hormigón proyectado u hormigón proyectado en seco puede ser usado.

Sorprendentemente se ha encontrado que la composición de acuerdo a la invención logra un esfuerzo de compresión no confinado mínimo de 10.34 MPa (1.500 psi) cuando es probado de acuerdo con ASTM C1604, C39 y/o C1140 15 minutos después de colocarlo. En aplicaciones mineras o de túneles, este corto tiempo de endurecimiento sería considerado instantáneo porque hay una pequeña pero finita longitud de tiempo necesaria para remover el equipamiento de pulverización desde el sitio de aplicación y reintroducir las actividades mineras o de túneles. Como la composición de acuerdo a la invención es efectivamente un revestimiento estructural de curado instantáneo, tendrá aplicaciones por fuera de la minería y construcción de túneles. Una aplicación es la estabilización temporaria de estructuras dañadas por terremotos, dispositivos de explosiones no autorizados, etc. La composición de acuerdo a la invención puede ser aplicada como un revestimiento para la estructura dañada, de tal modo que las haga estable hasta que pueda ser efectuada una reparación permanente o que la estructura sea demolida en una manera controlada. La composición de acuerdo a la invención puede también ser usada para formar un miembro de soporte estructural in situ pulverizando el hormigón proyectado en seco u hormigón proyectado a fin de formar un miembro de soporte como una viga o un pilar.

El término "cemento formador de etringita" se refiere a un cemento el cual es capaz de formar etringita. El término "etringita" se refiere a un trisulfoaluminato de calcio que tiene 32 moléculas de aqua de cristalización y la cual tiene la fórmula 3CaO. AI2O3.3CaS04.32?20. La etringita es producida por la hidratación de composiciones cementicias que contienen aluminato de calcio y sulfato de calcio. La Patente Británica No. 1506417 describe el uso de una composición que contiene cemento Portland, cemento aluminoso y sulfato de calcio. Los contenidos de GB 1 506 417 están incorporados en su totalidad por referencia. En la composición de la Patente Británica No. 1506417, el cemento aluminoso es principalmente CaO.Al2C>3 y Ca0.2Al2C>3 junto con al menos 15% en peso de 12Ca0. Al203 y el sulfato de calcio puede estar en cualquiera de las formas disponible de sulfato de calcio, tales como un dihidrato, hemihidrato o un anhídrido.

Etringita puede estar formada por una composición cementicia que comprende compuesto de Klein el cual es C4A3S*, donde C representa CaO, A representa AI2O3 y S* representa SO3. Por lo tanto, en algunas realizaciones, la .etringita formada de cemento comprende C4A3S* o una mezcla de componentes de cemento los cuales en uso forman G4A3S* . En algunas realizaciones, el cemento formador de etringita puede también ser proporcionado por una mezcla de un cemento con alto contenido de alúmina y sulfato de calcio o por un cemento, como se describe en la Patente Estadounidense 7150786 de Kunbargi, los contenidos de dicho documento están incorporados en su totalidad.

En algunas realizaciones, el cemento formador de etringita puede ser un cemento comercializado como Qwix® (por Buzzi Unicem USA Inc.) como un mineral aditivo para usarlo con el concreto de cemento Portland. Un análisis de los ingredientes de Qwix® es dado en el Ejemplo 1. Qwix® es considerado como un material cementicio hidráulico por ASTM C219. Asombrosamente, ha sido encontrado que Qwix® es útil sin la presencia del cemento Portland..

El cemento formador de etringita puede estar presente en una cantidad desde 20% en peso, por e emplo desde 30% en peso hasta un 80% en peso preferentemente, por ejemplo hasta un 60% en peso, por ejemplo hasta un 50% en peso.

El término "cemento con alto contenido de alúmina" se refiere a un cemento que es también conocido como cemento de aluminato de calcio y puede ser un cemento que cuando es comparado con un cemento Portland tiene un contenido relativamente alto de alúmina, en el cual la alúmina se presenta como un aluminato de calcio reactivo y/ó como un sul foaluminato de calcio reactivo y/o en forma de vidrio amorfo. Una persona experta en el arte sería capaz de determinar un cemento de alta alúmina adecuado dependiendo de los otros componentes de la composición de cemento. El cemento con alto contenido de alúmina puede ser proporcionado por un cemento con alto contenido de alúmina, a veces referido como Ciment Fondu el cual normalmente contiene desde alrededor de un 40 a 80% en peso de fases de aluminato de calcio (o 40 a 50% de aluminato de calcio (CA, por sus siglas en inglés ) ) .

En algunas realizaciones, el cemento con alto contenido de alúmina puede tener una razón molar de C:A (óxido de calcio (CaO) a aluminato (AI2O3) ) mayor que 1:1. Por ejemplo, el cemento con alto contenido de alúmina puede comprender C4AF (alúmina ferrita de tetracalcio ((CaO)4. Al203.Fe203) y C12A7 ( (CaO) 12. (A1203)7) .

El término "fuente de sulfato de calcio" se refiere a cualquier fuente de sulfato de calcio que es adecuado para formar una composición cementicia. Una persona experta en el arte sería capaz de determinar una fuente adecuada de sulfato de calcio. Por ejemplo, una fuente de sulfato de calcio adecuada incluye beta anhídrido, yeso o hemihidrato; típicamente beta anhídrido es usado opcionalmente en combinación con yeso y/o hemihidrato. En algunas realizaciones, la fuente de sulfato de calcio puede estar presente en una cantidad desde alrededor de 1% en peso, preferentemente desde alrededor de 2% en peso a preferentemente alrededor de 70% en peso, preferentemente desde alrededor de 60% en peso, a más preferentemente alrededor de 50% en peso.

El término "sulfoaluminato de calcio" se refiere a sulfoaluminato de calcio puro el cual es de la fórmula C4A3S* donde C y A están definidos anteriormente y S* representa SO3. Este es a veces conocido como compuesto de Klein y puede también estar escrito como 3CaO.3AI2O3. CaS04.

En algunas realizaciones, la composición de cemento puede ser proporcionada en dos partes de composición de cemento donde la primera parte comprende el cemento formador de etringita, fuente de sulfato de calcio, opcionalmente un agente de suspensión, opcionalmente un agente retardante y opcionalmente agua y la segunda parte que comprende el acelerante y agua.

El término acelerante" se refiere a un agente que acelera el curado de la composición de cemento, por ejemplo es capaz de asistir a la nucleación de etringita. En algunas realizaciones, el acelerante puede ser un agente de nucleación de cristal. En algunas realizaciones , el acelerante puede ser una sal de litio, por ejemplo carbonato de litio (LÍ2CO3), un haluro de litio (por ejemplo L1CI2) o cualquier otra sal de litio conocido por una persona experta en el arte. El acelerante puede estar presente en una cantidad desde alrededor de 0.01% en peso hasta alrededor de 5% en peso. 0026 En algunas realizaciones, el componente de cemento puede comprender (i) un acelerante, (ii) una fuente de sulfato de calcio y (iii) un cemento formador de etringita, opcionalmente (iv) agua y (v) uno o más de los siguientes ingredientes adicionales: (a) un agente de suspensión; (b) un agente retardante (c) un agente anti-rebote; (d) un agente estabilizante; y/o (e) un aditivo.

En algunas realizaciones, la composición de cemento puede consistir esencialmente de un componente dé cemento consistente esencialmente de (i) un acelerante, (ii) una fuente de sulfato de calcio y (iii) un cemento formador de etringita, opcionalmente (iv) agua y (v) uno o más de los ingredientes adicionales; un agregado; y opcionalmente agua. En algunas realizaciones, la composición de cemento puede consistir de un componente de cemento consistente de '(i) un acelerante, (ii) una fuente de sulfato de calcio y iii) un cemento formador de etringita, opcionalmente (iv) aguay (v) uno o más de los ingredientes adicionales; un agregado; y opcionalmente agua. En algunas realizaciones, la composición de cemento puede ser sustancialmente libre de, por ejemplo libre del cemento Portland.

El término x% en peso" para un ingrediente de la composición de cemento se refiere a un porcentaje en peso del total de los contenidos sólidos del componente de cemento.

El término "agente de suspensión" se refiere a cualquier agente que es capaz de suspender un ingrediente en polvo no soluble en agua de la composición de cemento; en otras palabras, el agente de suspensión reduce la sedimentación de un ingrediente en polvo no soluble del componente de cemento cuando se le agrega agua. Una persona experta en' el arte sería capaz de determinar un agente de suspensión adecuado dependiendo de los otros componentes de la composición. Por ejemplo, el agente de suspensión puede ser un , éter, de celulosa; un polímero, tales como, un poliacrilamida, , óxido de polietileno y/o un poliacrilato; una goma, tales como, un polisacárido aniónico (por ejemplo la goma Welan), goma guar, goma xantana y/o goma de acacia; almidón, hectorita, bentonita, sílice amorfo finamente dividido y/o palygorskita . En algunas realizaciones, el agente de suspensión puede estar presente en una cantidad desde un 0.1% en peso, preferentemente desde 0.2% en peso, a preferentemente un 25% en peso, más . preferentemente a un 15% en peso, más preferentemente a un 10% en peso.

El término "agente retardante" se refiere a cualquier agente que es capaz de disminuir la velocidad de curado del componente de cemento. Una persona experta en el arte seria capaz de determinar un agente retardante adecuado dependiendo de los otros componentes de la composición de cemento. Por ejemplo, el agente retardante puede ser un polisacárido, ácido carboxilico, sal de ácido carboxilico (como por ejemplo gluconato de sodio), glucosa, fructosa, lactosa y/o sacarosa. En algunas realizaciones, el agente retardante puede estar presente en una cantidad desde un 0.1% en peso, preferentemente desde un 0.2% en peso, preferentemente hasta un 10% en peso, más preferentemente hasta un 5% en peso.

El término "agente estabilizante" se refiere a un agente que ayuda a incrementar la resistencia a largo plazo del concreto formado a partir de la composición de acuerdo a la invención. En algunas aplicaciones de la invención, puede ser requerida una resistencia a largo plazo. Un adecuado agente estabilizante es una fuente de silice reactiva. El término "fuente de silice reactiva" se refiere a cualquier fuente de silice reactiva la cual es adecuada para formar una composición cementicia. Una persona experta en el arté seria capaz de determinar una fuente de sílice reactiva adecuada. Por ejemplo, una fuente de sílice reactiva adecuada incluye una escoria granulada de alto horno (GGBFS, por sus siglas en inglés) una puzolana, cenizas volantes pulverizadas, humo de sílice u otras mezclas vidriosas de cal y sílice. En algunas realizaciones, la fuente de sílice reactiva puede estar presente en una cantidad desde un 1% en peso, preferentemente desde 5% en peso, más preferentemente desde 10% en peso preferentemente hasta un 70% en peso, preferentemente hasta un 60% en peso, más preferentemente hasta un 50% en peso.

El término "puzolana" se refiere a una ceniza silícea, la cual puede ser un cemento no aluminoso. Una persona experta en el arte sería capaz de determinar una puzolana adecuada dependiendo de los otros componentes de la composición de cemento. Por ejemplo, la puzolana puede ser un horno de escoria, ceniza volante (por ejemplo a 'ceniza volante clase C o clase F) una arcilla reactiva (como un meta caolín) y/o humo de sílice.

El término "agente anti-rebote" se refiere a .cualquier agente que es capaz de incrementar la cohesión de la composición de cemento de tal manera que el agregado es integrado con la composición de cemento de tal manera que este no se separe cuando la composición de cemento es pulverizada; o a un agente que proporcione un gel sustancialmente instantáneo o curar la composición (por ejemplo un silicato de metal alcalino o aluminato; una poliacrilamida; un éter de celulosa; sulfato de aluminio; sílice microfina, etc. ) . Un experto en el arte sería capaz de determinar un agente anti-rebote adecuado dependiendo de la intención de uso de la composición cementicia y/o de los otros aditivos de la composición.

El término "aditivo" se refiere a cualquier' aditivo adicional requerido para el correcto funcionamiento de la composición de cemento. Una persona experta en el arte sería capaz de determinar un aditivo adecuado dependiendo de los otros componentes de la composición de cemento. Por ejemplo, el aditivo puede ser un retardador anti-lavado (torno por ejemplo un polímero sintético o natural) para encapsular partículas de la composición de cemento, agente controlador de curado (por ejemplo un carbonato de metal alcalino como por ejemplo un carbonato de sodio), un agente gelificante, y/o un agente anti-espumante . En algunas- realizaciones, el aditivo puede estar presente en una cantidad desde 0.02% en peso, preferentemente desde 0.2% en peso, preferentemente hasta un 10% en peso, más preferentemente hasta un 5% en peso.

El término "agregado" se refiere a cualquier' agregado adecuado para formar concreto que es no-reactivo y el cual sirve para reducir la contracción y costos. Por ejemplo, el agregado puede ser arena o piedra caliza triturada. Una persona experta en el arte estaría consciente de un relleno adecuado, dependiendo de la intención de uso de la composición de cemento de la invención. En algunas realizaciones, la razón de peso del agregado al componente de cemento es desde alrededor de 1:1, por e emplo desde alrededor de 2:1 hasta alrededor de 6:1, por ejemplo hasta alrededor de. 4:1, por ejemplo hasta alrededor de 3:1. En algunas realizaciones, el agregado puede ser un agregado clasificado de manera que el gráfico en escala logarítmica del tamaño de partícula versus el porcentaje de relleno es sustancialmente lineal. Una ventaja de un agregado clasificado es que minimiza la cantidad de agua requerida para formar concreto con una porosidad mínima. En algunas realizaciones, el agregado puede ser un agregado clasificado que tiene un tamaño de partícula desde alrededor de 10 micrones, por ejemplo desde alrededor de 15 microñes hasta alrededor de 30 mm, por ejemplo hasta alrededor de 26 mm, por ejemplo hasta alrededor de 12mm. Como un experto del arte está consiente, el tamaño de la partícula para un agregado para usarlo en hormigón proyectado puede ser más grande que el que se usa para el hormigón proyectado en seco. Él tamaño de partícula puede ser determinada usando un analizador láser de tamaño de partículas o con un tamiz.

El término "pulverizado" es usado para indicar que la composición de acuerdo a la invención es capaz de ser pulverizado, por ejemplo usando equipamiento generalmente usado para pulverizar una composición de cemento de hormigón proyectado u hormigón proyectado en seco. En algunas realizaciones, el componente de cemento y el agregado pueden tener un tamaño de partícula adecuado para la aplicación por pulverización, por e emplo un tamaño máximo de partícula el cual no es más que alrededor de 30mm o no más que alrededor de 25mm o no más que alrededor de 12mm.

En algunas realizaciones, el paso de aplicar la composición, en los métodos de aplicar la composición, comprende el pulverizado de la composición, por ejemplo con un fluido comprimido, por e emplo un gas comprimido tal como aire .

En algunas realizaciones, la superficie en la1 cual la composición es aplicada en los métodos de aplicación de la composición es una superficie de una mina, túnel o estructura de edificio.

En algunas realizaciones, la composición de acuerdo a la invención comprende agua o paso (ii) del segundo método de la invención comprende suministrar agua en una razón de peso entre agua y sólidos de cemento desde alrededor de 0.25:1, por ejemplo desde alrededor de 0.4:1, por ejemplo desde alrededor de 0.45 o desde alrededor de 0.4'8 hasta alrededor de 0.8:1, por ejemplo hasta alrededor de 0.6:1, por ejemplo hasta alrededor 0.55:1 o hasta alrededor de 0.53:1. El término "sólidos de cemento" se refiere a los contenidos no-acuosos de la composición de acuerdo a la invención.

En algunas realizaciones, el concreto de acuerdo a la invención puede comprender uno más elementos estructurales. En algunas realizaciones, el método de formar de acuerdo a la invención puede comprender pulverización de la composición sobre un elemento estructural. En algunas realizaciones, el método de formar de acuerdo a la invención puede comprender formar un miembro de concreto en un molde. En algunas realizaciones, el método de formar de acuerdo a la invención puede comprender el paso de colocar un elemento estructural en un molde.

El término "elemento estructural" se refiere a cualquier elemento, el cual es adecuado para soportar o : reforzar concreto. Por ejemplo un elemento estructural adecuado puede ser formado de polímero o metal (por ejemplo, acero) : La invención es ahora ilustrada con referencia ¦ a los siguientes ejemplos, los cuales no están destinados a limitar el alcance de la invención reivindicada.

EJEMPLO 1 Una mezcla de hormigón proyectado en seco se compuso a partir de los siguientes ingredientes: Tres partes en peso de arena fina; y Una parte de un cemento hidráulico disponible comercialmente llamado Qwix, disponible a través de Buzzi Unicem USA Inc.

La arena usada cumplía con ACI 505R- 05 tamizado a través de un tamiz US tamaño #16. Un análisis XRD semi cuantitativo del cemento hidráulico mostró que contenía alrededor de un 40% de compuesto de Klein. El análisis XRD/XRF/ICP-OES detallado del cemento hidráulico Qwix mostró que contenía (donde los porcentajes están en peso): TABLA 1 TABLA 1 (continuación) Las siguientes pruebas fueron llevadas a cabo usandc Qwix® como el cemento: Tabla 2 En la tabla 2, la abreviación''^: CM" se refiere a una razón en peso entre el agua y sólidos de cemento. Cada mezcla de prueba fue pulverizada a un panel de prueba usando una máquina de hormigón proyectado en seco Reed Sova . El procedimiento ASTM C1140 fue seguido para preparar y probar especímenes desde los paneles de prueba de hormigón proyectado. El panel de prueba fue construido a partir de una madera contrachapada de 1.90 cms (¾ pulgadas) y medía 60.96 cms (24 plgs) x 60.96 cms (24. plgs) x 10.16 cms (4 plgs) de profundidad. El panel fue llenado hasta un mínimo de 10.16 centímetros (cuatro pulgadas) de profundidad. Se sacaron como núcleo cilindros de un diámetro de 5.08 centímetros (2 pulgadas) y una altura de 10.16 centímetros (4 pulgadas), desde los paneles de pruebas de acuerdo a ASTM C1604 y se probó el esfuerzo de compresión a los 15 minutos de acuerdo a ASTM C39. Se alcanzaron resistencias comprensivas de: 45.10 MPa (6.542 psi) y 48.48 MPa (7.032 psi) . El tiempo medido fue la duración desde el comienzo del pulverizado en la caja. Como le tomó 3-4 minutos llenar la caja, alguno de los núcleos podrían haber tenido sólo 11 minutos cuando se probaron.

EJEMPLO 2 Las composiciones de acuerdo a la invención fueron preparados para medir el tiempo de curado y fue comparado con formulaciones conocidas.

Las composiciones usadas en el Ejemplo 2 son como se enlistan en la Tabla 3: Tabla 3 El cemento hidráulico Qwix era como se detalló en el Ejemplo 1. El OPC era de Tipo 1 Estadounidense. CTS curado rápido es un cemento CSA, producido por la compañía CTS, que contiene algún OPC mezclado. El CSA Chino es un cemento de sul foaluminato de calcio que es producido en China y comercializada como un material CSA de alta resistencia. Este no tiene ningún sulfato de calcio adicional agregado. El único sulfato en este cemento es parte de los compuestos de Klein. Hydrostone es cemento basado en yeso (es ' decir, sulfate de calcio hemihidratado) producido por U.S. :Gypsum.

El dato de tiempo de curado fue obtenido siguiendo ASTM C1398. Las proporciones de mezcla fueron las que se establecieron en las Tablas 4 y 5 (donde "w:c" se refiere a una razón en peso de agua: cemento y "s:c" se refiere a una razón en peso de arena : cemento ) : Tabla 4 El CSA Chino fue preparada en una manera similar a la mezcla CTS, es decir, razón en peso arena a cemento de 3 a 1 y una W:C de 0.3. En consecuencia, se puede ver que el tiempo de curado para las composiciones de acuerdo a la invención es muy corto.

EJEMPLO 3 En este ejemplo, la composición de la invención fue usada en forma de vigas para tratar estructuras de edificios dañadas .

Fueron usadas diez vigas estándar de soporte simple, después de 28 días de curado. Las vigas fueron escáneadas y la real posición del acero de reforzamiento fue ubicado y marcado. Todas las vigas fueron dañadas en pares en diferentes grados usando un martillo neumático ango. Una viga dañada de cada par fue luego pulverizada con uña mezcla de hormigón proyectado en seco la cual era una mezcla de cemento Quickcem, que es una mezcla del cemento CSA Chino y OPC, y arena (hecha por Hanson) . Las vigas dañadas y vigas dañadas pulverizadas fueron evaluadas bajo 4 puntos de flexión.

Las vigas dañadas fallaron dentro del área dañada. Las vigas dañadas pulverizadas fallaron fuera del área reparada mostrando que la composición de acuerdo a la invención ayudó a fortalecer la viga dañada.

EJEMPLO 4 En el siguiente ejemplo, la clasificación; de los agregados usados en los Ejemplos fueron determinados por el tamiz y los resultados obtenidos están mostrados en las Tablas 6-9 para las diferentes clasificaciones de arena: Tabla 6 Tabla 7 Tabla 8 Tabla 9 EJEMPLO 5 En el siguiente ejemplo, el esfuerzo de comprensión de los cilindros de concreto preparados de acuerdo al procedimiento ASTM C1140 descrita en el Ejemplo 1, fue determinado usando cemento Qwix y también arena gruesa y fina como se detalló en el Ejemplo 4.

La Tabla 10 muestra el esfuerzo de compresión de muestras preparadas usando una razón en peso arena : cemento de 2:1 con cemento grueso y la cantidad de agua indicada: Tabla 10 Tabla 10 (continuación) Las tablas 11 y 12 muestran el esfuerzo de compresión de muestras preparadas con cemento fino y la cantidad de agua indicada: Tabla 11 Tabla 11 (continuación) Tabla 12 Tabla 12 (continuación) Tabla 13 EJEMPLO 6 En el siguiente ejemplo, el efecto del acelerante, carbonato de litio fue investigado en un estudio de pegado donde no se usó un agregado. El curado del cemento fue monitoreado para detectar el pico primario de la etringita mediante difracción de rayos X. Se cree que la etringita es el principal material formador de resistencia. · Una prueba comparativa fue llevada a cabo con un 70 % en peso del CSA Chino usado en el Ejemplo 3, 30 % en peso de anhídrido y agua en un 0.3:1 agua : cemento de razón en- peso. No fue detectado ningún pico de la etringita durante el período de la prueba el cual fue 1.300 segundos, o alrededor de 20 minutos.

En una primera prueba, 0.1 % en peso LÍ2CO3 fue agregado como polvo a la mezcla CSA/anhídrido y se obtuvo un claro pico de la etringita dentro de 1.300 segundos.

En una segunda prueba, LÍ2CO3 fue disuelto en el agua usada para hidratar el cemento en la proporción estequiométrica del pegado final y nuevamente el pico de la etringita fue observado alrededor del mismo tiempo que el de la primera prueba, donde LÍ2CO3 fue usado como un polvo aditivo.

En una tercera prueba, 0.1 % en peso LÍ2CO3 fue agregado como polvo al cemento Qwix como fue usado en el Ejemplo 1. Se obtuvo un claro pico de la etringita dentro de 140 segundos mostrando que el cemento Qwix se cura sustancialmente instantáneamente.

En consecuencia, es claro que la sal de litio podría ser agregada como un acelerante en el punto de inyección , usando un lodo líquido si el tiempo de entrega es menor ;que el tiempo de curado del pegado no acelerado.

Claims (22)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Una composición cementicia caracterizada porque comprende un componente de cemento que comprende (i) un acelerante, (ii) una fuente de sulfato de calcio y;(iii) un cemento formador de etringita; un agregado; y opcionalmente agua; donde el cemento tiene un esfuerzo de compresión no confinado mínimo de 10.34 MPa (1.500 psi) cuando es probado de acuerdo con ASTM C1140 y/o C1604 15 minutos después de colocarlo.

2. Una composición definida de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizada porque está en forma de hormigón proyectado en seco u hormigón proyectado. ] '

3. Una composición definida de acuerdó a la reivindicación 1, caracterizada porque el cemento formador de etringita comprende C4A3S* o una mezcla de componentes de cemento que forman C4A3S* en uso; donde C representa CaO, A representa AI2O3 y S* representa SO3.

4. Una composición definida de acuerdó a la reivindicación 1, caracterizada porque el cemento formador de etringita comprende una mezcla de un cemento alto en alúmina y sulfato de calcio.

5. Una composición definida de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizada porque el cemento formador de etringita está presente en una cantidad desde un 20% en peso hasta un 80% en peso; el acelerante está presente en una cantidad desde alrededor de 0.01% en pero hasta alrededor de un 5% en peso; y la fuente de sulfato de calcio está presente en una cantidad desde alrededor 1% en peso hasta alrededor del 70% en peso.

6. Una composición definida de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizada porque la composición del cemento es proporcionada como una composición de cemento en dos partes, donde la primera parte comprende el agregado, el cemento formador de etringita, una fuente de sulfato de calcio y opcionalmente agua y la segunda parte comprende el acelerante y agua.

7. Una composición definida de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizada porque el acelerante es una sal de litio.

8. Una composición definida de acuerdó ' a la reivindicación 1, caracterizada porque el componente de cemento comprende (i) un acelerante, (ii) una fuente de sulfato de calcio y (iii) un cemento formador de etringita, opcionalmente (iv) agua y (v) uno o más de los ingredientes adicionales, tales como: (a) un agente de suspensión; (b) un agente retardante (c) un agente anti-rebote (d) un agente estabilizante; y/o (e) un aditivo.

9. Una composición definida de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizada porque consiste esencialmente de (i) un acelerante, (ii) una fuente de sulfato de calcio y (iii) un cemento formador de etringita, opcionalmente (iv) agua y (v) uno o más de los ingredientes adicionales; un agregado; y opcionalmente agua.

10. Una composición definida de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizada porque es pulverizable .

11. Una composición definida de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizada porque comprende agüa "en una razón en peso de agua a sólidos de cemento desde alrededor de 0.25:1 hasta alrededor de 0.8:1.

12. Una composición definida de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizada porque tiene un esfuerzo de compresión mínimo de 34.47 MPa (5.000 psi). ! !

13. Una composición definida de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizada porque tiene un esfuerzo de compresión minimo de 41.36 MPa (6.000 psi) .

14. Un método de aplicación de una composición cementicia a una superficie, caracterizado porque el método comprende los pasos de (i) proporcionar la composición; y (ii) aplicar la composición a la superficie; donde la composición cementicia comprende un componente de cemento que comprende (i) un acelerante, (ii) una fuente de sulfato de calcio y (iii) un cemento formador de etringita; un agregado; y agua.

15. Un método definido en la reivindicación 14, caracterizado porque la superficie en la cual la composición es aplicada es una superficie de una mina, túnel o estructura de un edificio.

16. Un método definido en la reivindicación 14, caracterizado porque la composición comprende agua en una razón en peso de agua a sólidos de cemento desde alrededor de 0.25:1 hasta alrededor de 0.8:1.

17. Un método de aplicación de una composición cementicia a una superficie caracterizado porque ¡comprende los pasos de (i) proporcionar la composición; (ii) mezclar la composición con agua; y (ii) aplicar la composición, mezclada a la superficie; donde la composición cementicia comprende un componente de cemento comprendiente de (i) un acelerante, (ii) una fuente de sulfato de calcio y (iii) un ; cemento formador de etringita; y un agregado.

18. Un método definido en la reivindicación 17, caracterizado porque la superficie en la cual la composición es aplicada es una superficie de una mina, túnel o estructura de un edificio.

19. Un método definido en la reivindicación 17, caracterizado porque el paso (ii) del método comprende suministrar agua en una razón en peso de agua a sólidos de cemento desde alrededor de 0.25:1 hasta alrededor de 0.8:1.

20. Un método de formar un miembro de :concreto caracterizado porque el método comprende el paso de pulverizar una composición cementicia para formar el miembro; donde la composición cementicia comprende un componente de cemento comprendiente de (i) un acelerante, (ii) una fuente de sulfato de calcio y (iii) un cemento formador de etringita; un agregado; y agua.

21. Concreto caracterizado porque comprende, una composición cementicia el cual comprende un componente de cemento comprendiente de (i) un acelerante, (ii) una -fuente de sulfato de calcio y (iii) un cemento formador de etringita; un agregado; y agua.

22. Concreto definido en la reivindicación 19, caracterizado porque comprende de uno o más elementos estructurales .