PT1578703E - Acelerador de presa líquido para composição compreendendo cimento portland. - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO
ACELERADOR DE PRESA LÍQUIDO PARA COMPOSIÇÃO COMPREENDENDO
CIMENTO PORTLAND A invenção refere-se a um acelerador de presa líquido à base de aluminatos de cálcio, para acelerar a presa de composições compreendendo cimento Portland.
Tal acelerador de presa deve apresentar um tempo de vida indo de várias semanas a vários meses. Entende-se por tempo de vida do acelerador de presa o tempo durante o qual permanece no estado de massa (definida pela suspensão aquosa de produtos sólidos) mais ou menos fluida, podendo voltar ao estado de massa através de uma simples agitação mecânica, sem resultar na presa. Quando é misturada à composição compreendendo cimento Portland, possui sempre as suas propriedades aceleradoras. A invenção refere-se ainda a um processo de fabrico de um acelerador de presa líquido para composição compreendendo cimento Portland. A invenção refere-se finalmente a um processo de aceleração de presa de uma composição compreendendo cimento Portland.
Existem numerosas situações nas quais se deseja acelerar a presa de uma composição compreendendo cimento Portland num momento preciso simplesmente dispondo de um acelerador de presa pronto a utilizar. Pode-se citar especialmente a construção e a reparação de obras de infra-estruturas, tais como pavimentos de ruas ou de estradas, os passeios. Pode-se ainda citar a manutenção e a construção das redes de cabos eléctricos, de canalizações de gás ou de água. Os 1 trabalhos de reparação de obras necessitam frequentemente de escavações, inconvenientes para os utilizadores de tais obras. É ainda indispensável tapar rapidamente estas cavidades, de modo que as referidas obras possam ser repostas ao serviço e o mais rapidamente possível após o fim dos trabalhos. O pedido de patente EP 0081385 divulga um cimento aluminoso cuja presa é inibida por um inibidor de presa, por exemplo o ácido bórico. A presa do cimento aluminoso é desencadeada pela introdução no cimento aluminoso de um reactivador, por exemplo a cal, presente a um teor compreendido entre 0,1 e 10 % em peso em relação ao peso de cimento aluminoso. O pedido de patente EP 0081385 não visa então fornecer um acelerador da presa líquido à base de aluminatos de cálcio para acelerar a presa da composição compreendendo cimento Portland. A presente invenção tem então como objectivo fornecer um tal acelerador de presa líquido, que apresente entre outras as seguintes propriedades: - não fazer presa durante um período de várias semanas a vários meses de modo a precaver atrasos de armazenamento e de entrega em estaleiro, conservar um carácter fluido e não segregar, especialmente durante o transporte, de modo a garantir a sua utilização no estaleiro, por exemplo por trasfega por gravidade ou por bombagem, - conservar a sua capacidade de aceleração do cimento Portland em formulações, especialmente argamassas ou betões, em particular expedidos em camião betoneira, 2 - conferir se necessário, uma função complementar corante declinável numa larga gama de cores.
Um acelerador de presa para composição compreendendo cimento Portland segundo a invenção apresenta-se sob a forma de uma suspensão aquosa (correntemente denominada "massa") mais ou menos fluida e compreende: - pelo menos um aluminato de cálcio, - de 0,5 a 4 %, de preferência de 0,6 a 2,3%, em peso em relação ao peso total do ou dos aluminatos de cálcio, de um inibidor de presa dos cimentos aluminosos, - pelo menos um agente anti-sedimentação. O acelerador de presa para composição compreendendo cimento Portland segundo a invenção pode igualmente compreender um agente dispersante.
Geralmente, o extracto seco da suspensão aquosa é de cerca de 60%.
Segundo um primeiro modo de realização preferido, o inibidor de presa compreende o ácido bórico e/ou pelo menos um sal do ácido bórico, e o ácido cítrico e/ou pelo menos um sal do ácido cítrico, representando o ácido bórico e/ou o ou os sais do ácido bórico de preferência de 0,4 a 3%, melhor ainda de 0,5 a 2%, em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio, e o ácido cítrico e/ou o ou os sais do ácido cítrico representando de preferência de 0,1 a 1 %, melhor ainda de 0,1 a 0,5%, em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio. O ou os sais do ácido bórico podem ser escolhidos entre o borato de zinco, o borato de sódio e suas misturas. 3 0 sal do ácido cítrico pode ser o citrato de sódio.
De modo particularmente preferido, o inibidor de presa é constituído por ácido bórico e ou de ácido cítrico. 0 ácido bórico e o ácido cítrico participam na inibição da presa do acelerador de presa através de dois mecanismos complementares. 0 ácido bórico permite, através da formação de borato de cálcio, limitar fortemente a solubilização do ou dos aluminatos de cálcio em água. 0 ácido cítrico retarda a preparação massiva dos hidratos correspondente à presa. 0 ácido cítrico tem igualmente como efeito secundário um efeito fluidificante. A combinação destes dois mecanismos permite obter aceleradores de presa líquidos de aluminatos de cálcio que permanecem no estado de massa durante meses, conservando simultaneamente as suas propriedades aceleradoras.
Segundo um segundo modo de realização preferido, o inibidor de presa compreendido no acelerador de presa segundo a invenção consiste em ácido bórico e/ou pelo menos um sal de ácido bórico, o ácido bórico e/ou o ou os sais de ácido bórico representando de 0,5 a 4 % em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio.
Com efeito, em certos casos, é necessário aumentar o teor em inibidor de presa para assegurar um tempo de vida suficientemente longo do acelerador de presa. Mas é simultaneamente necessário conservar o poder de aceleração 4 do acelerador de presa sobre o cimento Portland. Tendo o ácido cítrico (ou os seus sais) um efeito negativo sobre a aceleração do cimento Portland, é preferível aumentar o teor de ácido bórico (ou dos seus sais) para prolongar o tempo de vida do acelerador de presa, reduzindo simultaneamente, ou mesmo anulando, o teor de ácido cítrico (ou dos seus sais). 0 aumento do teor em ácido bórico conduz geralmente a um espessamento do acelerador de presa gue se pode corrigir através do aumento do teor em dispersante.
Quando o acelerador de presa segundo a invenção é misturado numa composição compreendendo cimento Portland, o pH do meio aumenta, tornando inoperante o inibidor de presa dos cimentos aluminosos. A reacção de hidratação do ou dos aluminatos de cálcio é assim desblogueada, sem qualquer adição suplementar de activador, e o acelerador de presa segundo a invenção pode então provocar a presa da composição compreendendo o cimento Portland. 0 ou os agentes dispersantes presentes no acelerador de presa segundo a invenção representam em geral de 0,3 a 1,7 %, de preferência 0,5% a 0,9 % em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio.
Como agente dispersante utilizável segundo a invenção, pode-se citar o Sokalan CP10, comercializado pela sociedade BASF . O ou os agentes dispersantes utilizáveis segundo a invenção podem ser escolhidos igualmente entre os superplastificantes. 5
Os superplastificantes são constituintes clássicos dos betões que têm como objectivo melhorar a reologia do betão. Entre estes superplastificantes, recomenda-se mais particularmente os fosfatos polioxietilenados POE, os policarboxilatos poliox PCP, e as suas misturas. Estes superplastificantes são produtos disponíveis no mercado; a título de exemplo, pode-se citar o produto PREMIA 150 ® comercializado pela sociedade CHRYSO. O ou os agentes anti-sedimentação presentes no acelerador de presa segundo a invenção representam em geral de 0,2 a 0,9 % em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio.
De preferrência, o ou os agentes anti-sedimentação são escolhidos entre produtos orgânicos tais como a goma xantana, a goma "welan", ou entre produtos minerais tais como as argilas (a Bentonite, por exemplo) e suas misturas. O acelerador de presa segundo a invenção pode igualmente compreender um agente anti-bacteriano, representando então de preferência de 0,2 a 0,9 % em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio.
Como agente anti-bacteriano utilizável no acelerador de presa segundo a invenção, pode-se citar o produto ECOCIDE K35R, comercializado pela sociedade PROGIVEN. O acelerador de presa segundo a invenção pode ainda compreender pelo menos um corante. O ou os corantes utilizáveis no acelerador de presa segundo a invenção podem ser qualquer tipo de corante geralmente utilizável nas composições de cimento. Pode-se citar por exemplo o azul Pigmosul 6900, ou o vermelho Pigmosul 3855, 6 que são corantes orgânicos comercializados pela sociedade BASF.
Pode-se igualmente utilizar corantes minerais que são mais duráveis e mais eficazes em termos de coloração que os corantes orgânicos. Assim, certos óxidos minerais são corantes muito bons. 0 acelerador de presa segundo a invenção permite acelerar a presa de composições compreendendo cimento Portland. Entre estas composições, pode-se citar o próprio cimento Portland, os cimentos compostos, os cimentos pozolânicos e as cais hidráulicas assim como as argamassas e betões compreendendo cimento Portland, cimento compostos, cimento pozolânico ou a cal hidráulica. A invenção refere-se ainda a um processo de fabrico de um acelerador de presa para composição compreendendo cimento Portland tal como definido anteriormente.
Segundo a invenção, este processo compreende as seguintes etapas: - introdução de água numa cuba de mistura, - colocação em agitação com uma turbina de velocidade superior a 600 rotações/min, de preferência da ordem de 800 rotações/min, - adição do inibidor de presa dos cimentos aluminosos, - adição do ou dos agentes dispersantes, adição progressiva do ou dos aluminatos de cálcio, podendo a agitação por turbina ser levada a uma velocidade superior a 1000 rotações/min, de preferência da ordem de 1400 rotações/min, - adição do ou dos agentes anti-sedimentação, 7 - agitação por turbina durante pelo menos 15 minutos, de preferência durante 30 a 40 minutos. A agitação é de preferência realizada por uma turbina de desfloculação apta para provocar um forte cisalhamento. Tal turbina permite assegurar uma boa dispersão mecânica das partículas de cimento. Tal é necessário para assegurar por um lado a sua boa desfloculação química pelo dispersante, e por outro lado, a sua boa estabilização pelo agente anti-sedimentação.
Quando o acelerador de presa segundo a invenção contém um ou vários corantes, o referido ou os referidos corantes são introduzidos de preferência após o agente de anti-sedimentação. A invenção refere-se finalmente a um processo de aceleração de presa de uma composição compreendendo do cimento Portland, consistindo em adicionar à referida composição compreendendo cimento Portland um acelerador de presa tal como definido anteriormente, representando o referido acelerador de presa de 10 a 40% em peso de aluminato de cálcio em relação ao cimento Portland, o que representa uma quantidade de suspensão aquosa aceleradora de presa à volta de 17 a 67 % em peso em relação ao cimento Portland.
Como anteriormente, entende-se por composição compreendendo cimento Portland, o próprio cimento Portland, os cimentos compostos, os cimentos pozolânicos e as cais hidráulicas assim como as argamassas e betões compreendendo cimento Portland, cimento composto, cimento pozolânico ou a cal hidráulica. 8
Assim, o teor de acelerador de presa em relação ao cimento Portland pode variar de modo a se obter a resistência mecânica desejada da composição no prazo desejado. Este teor vai depender da natureza do cimento Portland utilizado e a sua composição mineralógica, em particular do seu teor em C3A, onde C representa, na notação dos cimentos, o óxido de cálcio CaO e A representa, na notação dos cimentos, o óxido de alumínio A1203.
Este procedimento de aceleração de presa é particularmente vantajoso para tapar uma cavidade por intermédio de uma argamassa à base de cimento Portland, sendo a argamassa disponível ao orifício de descarga de um orifício de um veículo de transporte levando-o à vizinhança da referida cavidade. Neste caso, procede-se de preferência do seguinte modo: - forma-se um primeiro fluxo, constituído pela referida argamassa e deslocando-se na direcção da cavidade, - forma-se um segundo fluxo, constituído pelo referido acelerador de presa e deslocando-se na direcção do primeiro fluxo, - fundem-se misturando os referidos primeiro e segundo fluxo num terceiro fluxo, - introduz-se o terceiro fluxo por gravidade na referida cavidade.
Assim, a adição e a mistura em contínuo do acelerador de presa e da argamassa podem ser realizadas no exterior da betoneira do veículo de transporte, após descarga da argamassa pronto a utilizar e imediatamente antes que a argamassa de presa acelerada seja colocado na cavidade. 9
Elimina-se assim o risco de endurecimento da argamassa no interior da betoneira que ocorre assim quando a argamassa não é imediatamente utilizada. Evita-se igualmente que o balde da betoneira se suje devido à camada de argamassa que adere às pás internas do balde da betoneira e que endurece antes que a betoneira regresse à central e seja limpa. A invenção é ilustrada através dos seguintes exemplos, que se referem às figuras 1 a 6. A figura 1 representa a resistência à penetração em função do tempo, diferentes argamassas cuja presa é acelerada por aceleradores de presa segundo a invenção. A figura 2 representa a resistência à penetração em função do tempo, diferentes argamassas cuja presa é acelerada por um acelerador de presa segundo a invenção, para diferentes teores em acelerador de presa. A figura 3 representa a resistência à penetração em função do tempo, diferentes argamassas cuja presa é acelerada por um acelerador de presa segundo a invenção, para diferentes teores em acelerador de presa. A figura 4 representa a resistência em compressão a 1 dia, 7 dias e 28 dias, de uma argamassa cuja presa é acelerada por um acelerador de presa segundo a invenção, em função do teore em acelerador de presa. A figura 5 representa o efeito do ácido bórico na hidratação dos aluminatos de cálcio. A figura 6 representa o efeito do ácido bórico e do ácido cítrico na hidratação dos aluminatos de cálcio. 10 A figura 7 representa a evolução do pH de diferentes aceleradores de presa, em função do tempo. A figura 8 representa as curvas de aquecimento de uma argamassa cuja presa é acelerada por diferentes aceleradores de presa.
Exemplo 1
Preparam-se aceleradores de presa segundo a invenção, e observa-se a evolução da sua fluidez.
Cada acelerador de presa é preparado segundo o seguinte processo. A água é introduzida na cuba de mistura e a turbina de desfloculação é ligada a uma velocidade de 800 rotações/min. O ácido bórico é então introduzido na cuba. Colocação em solução dos iões borato e a fixação do pH da solução antes da introdução dos aluminatos de cálcio garante um bloqueio da hidratação destes. A solução é agitada durante 5 minutos, de modo a assegurar a dissolução completa do ácido bórico. O ácido citrico é então introduzido.
De novo a solução é agitada durante 5 minutos.
Adiciona-se de seguida o Sokalan CP10 (dispersante), que permitirá a desfloculação com meio. 11 A solução é agitada durante 5 minutos.
Adiciona-se progressivamente os aluminatos de cálcio, aumentando simultaneamente a velocidade de malaxagem da turbina até atingir 1400 rotações/min. Realiza-se assim, através de uma elevada velocidade de rotação e a turbina de desfloculação, uma boa dispersão mecânica dos aluminatos de cálcio.
Adiciona-se ainda o Ecocide K35R (agente anti-bacteriano).
Agita-se durante 5 minutos.
Adiciona-se então a goma Xantana (agente de anti-sedimentação).
Depois a solução é malaxada durante 30 a 40 minutos, para assegurar a boa dispersão dos aluminatos de cálcio no meio e permitir à goma Xantana de desenvolver o seu efeito anti-sedimentar.
Finalmente, neste caso, adiciona-se o corante. A tabela 1 apresenta as composições dos aceleradores de presa, assim como a evolução da sua fluidez.
Os teores de cada constituinte são dados em % em peso em relação ao peso total do (ou dos) aluminato(s) de cálcio.
As medições de fluidez são realizadas a 3 temperaturas diferentes: 5°C, 20°C e 40°C:
Tabela 1 12 E.S. Evolução da argamassa Ν° Composição ο 0 ο 0 A •k k k A argamassa argamassa permanece faz presa fluida e ou homogénea compacta- durante: se e torna-se impossível de voltar a misturar ao fim de: 5 °C 7 semanas 8,5 semanas 1 ΑΒ- 0,6- 61, 74 Ο ο Ο CN 2 semanas 2 semanas AC/CP10/XG- 0,1/0,5/0,27- K35R 0,25 4^ Ο Ο Ο 5 dias 1 semana 5 °C 9 semanas > 24 semanas 2 ΑΒ- 1,2- 61, 73 Ο ο Ο CSJ 5 semanas 13 semanas AC/CP10/XG- 0,2/0,5/0,27- K35R 0,25 ο ο Ο 2 semanas 2,5 semanas 5 °C 10 > 22 semanas semanas 3 ΑΒ- 1/8- 61, 89 Ο ο Ο CSJ 14 > 22 AC/CP10/XG- 0,3/0,5/0,27- semanas semanas K35R 0,25 ο ο Ο 6,5 > 9,5 semanas semanas 5 °C 9 semanas > 24 semanas 13 4 ΑΒ- 1/2- 61, 74 O o O C\] 5 semanas 12 semanas AC/CP10/XG- 0,1/0,5/0,27- K35R 0,25 40 °C 1,5 6,5 semanas semanas 5 °C 6 semanas > 24 semanas 5 ΑΒ- 1/8- 61, 74 20 °C 5 semanas 11 semanas AC/CP10/XG- 0,1/0,5/0,27- K35R 0,25 40 °C 1/5 6,5 semanas semanas 5 °C 8 semanas 19 semanas 6 ΑΒ- 0, 6- 61, 35 20 °C 3 semanas 10 semanas AC/CPIO/XG- 0,1/0,5/0,27- K35R-Bent G 0,25-1 40 °C 3 semanas 3 semanas 5 °C 19 > 24 semanas semanas 7 AB- 1,2- 58, 8 20 °C 15 > 24 AC/CPIO/XG- 0,2/0,5/0,27- semanas semanas K35R-Eth 0,25-8,7 40 °C 6 semanas 13 semanas 5 °C 1/5 6 semanas semanas 8 AB- 1,2- 61, 54 20 °C 1,5 4,5 AC/CPIO/XG- 0,2/0,5/0,27- semanas semanas K35R 0,25 40 °C 1 semana 2 semanas 5 °C 2 semanas 9 semanas 9 AB- 1,2- 20 °C 6 semanas 9 semanas AC/CPIO/XG- 0,2/0,5/0,27- K35R 0,25 40 °C 2 semanas 4,5 14 semanas 5 °C 4 semanas 7 semanas 10 AB- 1,2- O o O CM 5 semanas 7 semanas AC/CP10/XG- 0,2/0,5/0,27- K35R 0,25 0^ O o O 1 semana 3 semanas 5 °C > 2,5 > 2,5 semanas semanas 11 AB- 1,8- 20 °C > 2,5 > 2,5 AC/CP10/XG- 0,3/0,5/0,27- semanas semanas K35R 0,25 O o O > 2 > 2,5 semanas semanas 5°C > 6 > 6 semanas semanas 12 AB- 1,8- 20°C > 14 > 14 AC/CP10/XG- 0,3/0,5/0,27- semanas semanas K35R 0,25 40°C > 6 > 6 semana semanas 13 AB- 1,8- AC/CP10/XG- 0,3/0,5/0,27- K35R 0,25 ***: A argamassa gelifica ou sedimenta sem fazer presa, pode retomar o seu aspecto de fabrico após agitação mais ou menos significativa. E.Sr Extracto seco da argamassa; É agui de 62%
Produtos utilizados: AB : ácido bórico AC : ácido cítrico
XG : KELZAN XG : goma Xantana comercializada pela sociedade KELCO
Bent-G : argila bentónica 15 CPlO : SOKALAN CP 10 : dispersante comercializado pela sociedade BASF K35R : Ecocide K35R Eth : Etanol 95%
Os aceleradores de presa 1 a 7 são realizados sem corante. Os aceleradores de presa 8 a 13 são realizados com corante : os aceleradores de presa 8 a 11 contêm 12% de pigmento em peso em relação ao aluminato de cálcio, e os aceleradores de presa 12 e 13 contêm 1,5% em peso de pigmento em relação ao aluminato de cálcio. - N 8 : corante da sociedade Chryso, com a designação comercial "vert Irlande" e de natureza química : óxido de Crómio - N 9 : corante da sociedade Chryso, com a designação comercial "slurry vert Irlande" e de natureza química : óxido de Crómio - N 10 : corante da sociedade Chryso, com a designação comercial "rouge Pompei" e de natureza química : óxido de Ferro - N 11 : corante da sociedade Chryso, com a designação comercial "slurry rouge Pompei" e de natureza química : óxido de Ferro - N 12 : Ftalocianina de Cobre - N 13 : Naftol AS.
Exemplo 2
Realizam-se testes de resistência à penetração de 3 argamassas de tarraplanagem à base de cimento Portland, acelerados com auxílio dos aceleradores de presa n°3, 11 e 12 do exemplo 1 e idades de 63 dias.
As argamassas testadas são argamassas que podem ser de novo escavadas do tipo daquelas utilizadas para tapar pequenas valas. 16
Estas argamassas apresentam uma relação Água/cimento de cerca de 2, e um teor em ar de cerca de 15%. A composição das argamassas é dada na tabela 2.
Tabela 2
Areia 1-4 mm 990 kg/m3 Areia 0,315-1 mm 380 kq/m3 Areia 0-0,315 mm 170 k/m3 Cimento Portland (Le Havre CEMI 52.5 CP2) 100 kg/m3 Aluminatos de cálcio 25 kg/m3 Água 200 kg/m3 Agente de arrastamento de ar 1 kg/m3
Em todos os exemplos, as areias utilizáveis são areias silicosas do tipo "Palvadeau".
As medidas da resistência à penetração são realizadas com provetas de dimensão 7 x 23,5 x 17 cm (utilizadas para o "teste da pegada", que consiste em caminhar sobre a argamassa para determinar o tempo aproximado ao fim do qual se pode caminhar sem deixar pegadas superiores a 2 mm) e 13 x 34 x 14 (utilizadas para as medidas com penetrómetro segundo a norma ASTM C403). 0 penetrómetro permite medir a resistência à penetração de um cone circular sob uma carga controlada. 0 acompanhamento do nivel de carga a aplicar para enterrar o cone a uma dada profundidade permite seguir assim a estruturação do material. 17
No quadro da escavação de pequenas valas por intermédio de máquinas de escavação em continuo, tais como aquelas comercializadas em França pela sociedade MARAIS e descritas na patente FR 2 751 676, os ensaios em estaleiro mostraram que a capacidade de sustentação do material utilizado na vala era atingida quando a resistência à penetração medida com auxilio do penetrómetro atinge 170 kPa. A Figura 1 mostra a evolução da resistência à penetração das 3 argamassas preparadas ao longo do tempo. O eixo das abcissas 1 representa o tempo em minutos. O eixo das ordenadas 2 representa a resistência à penetração (em kPa). A curva 3 representa a resistência da argamassa acelerada pelo acelerador de presa n°ll. A curva 4 representa a resistência da argamassa acelerada pelo acelerador de presa n°3. A curva 5 representa a resistência da argamassa acelerada pelo acelerador de presa n°12. O ponto 6 na figura 1 representa a argamassa sem acelerador de presa.
Traçou-se igualmente na Figura 1 o limite de 170 kPa a atingir para obter uma capacidade de sustentação de 65 kg (curva 7) .
Exemplo 3 18 São realizadas medições de resistência à penetração em diferentes argamassas de terraplanagem, de modo a estudar a influência do teor em acelerador de presa, assim como a influência do teor em fase C3A no cimento Portland. A composição das argamassas testados é apresentada na tabela 3.
Tabela 3
Areia 1-4 mm 990 kg/m3 Areia 0,315-1 mm 380 kq/m3 Areia 0-0,315 mm 170 k/m3 Cimento Portland 100 kg/m3 Água 200 kg/m3 Agente de arrastamento de ar 1 kg/m3 São utilizados dois cimentos Portland: - o CPA CEMI 52.4 CP2 da fábrica de Frangey (12% de C3A) - o CPA CEMI 52.5 CP2 da fábrica de Le Teil (4% de C3A)
As argamassas são aceleradas pelo acelerador de presa n°9 do Exemplo 1. A Figura 2 representa a resistência à penetração em função do tempo de 4 argamassas contendo cimento Portland da fábrica de Frangey. 0 eixo das abcissas 9 representa o tempo em minutos. 0 eixo das ordenadas 10 representa a resistência à penetração (em kPa) . 19
Cada argamassa foi acelerada com um teor diferente de aluminato de cálcio: 10%, 20%, 30%, 40%, em peso em relação ao peso total do cimento Portland. - curva 11 : 10% de aluminato de cálcio; teor em ar na argamassa: 15,2%; - curva 12 : 20% de aluminato de cálcio; teor em ar na argamassa: 17,3%; - curva 13 : 40% de aluminato de cálcio; teor em ar na argamassa: 14,9%; - curva 14 : 30% de aluminato de cálcio; teor em ar na argamassa: 16%; - ponto 15: cimento Portland isolado, teor em ar: 15,4%. A Figura 3 representa a resistência à penetração em função do tempo de 4 argamassas contendo cimento Portland da fábrica de Le Teil. O eixo das abcissas 16 representa o tempo em minutos. O eixo das ordenadas 17 representa a resistência à penetração (em kPa).
Cada argamassa foi acelerada com um teor diferente de aluminato de cálcio: 10%, 20%, 30%, 40%, em peso em relação ao peso total do cimento Portland. - curva 18: 10% de aluminato de cálcio; teor em ar na argamassa: 16%; - curva 19: 20% de aluminato de cálcio; teor em ar na argamassa: 16,7%; - curva 20: 30% de aluminato de cálcio; teor em ar na argamassa: 14%; - curva 21: 40% de aluminato de cálcio; teor em ar na argamassa: 14%; 20 - curva 22: cimento Portland isolado, teor em ar: 14,8%.
As Figuras 2 e 3 mostram que é possível recomendar um teor em acelerador de presa em função, por um lado do cimento Portland utilizado, por outro lado do desfasamento procurado de um ponto de vista de capacidade de sustentação do material.
Exemplo 4
Realizam-se medidas de resistência em compressão de uma argamassa de terraplanagem, em função do teor em acelerador de presa. A composição da argamassa testada é aquela dada na tabela 3 do exemplo3 com o CPA CEMI 52.5 CP" da fábrica de Havre (8% de C3A). A presa da argamassa é acelerada pelo acelerador de presa n°2 do exemplo 1.
As resistências em compressão são medidas em provetas 4x4 x 16 cm.
Na Figura 4, o eixo das abcissas 23 representa o teor em aluminato de cálcio na argamassa, em % em peso em relação ao peso de cimento Portland. O eixo das ordenadas 24 representa a resistência em compressão da argamassa (em MPa) . A Figura 4 mostra a resistência mecânica em compressão a 1 dia (curva 25), 7 dias (curva 26) e 28 dias (curva 27), argamassa em função do teor em aluminato de cálcio em relação ao peso de cimento Portland. 21 0 eixo 28 representa a percentagem de ar arrastado. A figura 4 mostra que as resistências mecânicas em compressão a 28 dias são fracas, o que permite garantir que o material permanece passível de voltar a ser escavado num prazo mais longo.
Exemplo 5 0 presente exemplo visa evidenciar a importância dos retardadores ácido bórico e ácido cítrico.
Mede-se a condutividade eléctrica de diferentes cimentos de aluminatos, na presença de ácido bórico em doses diferentes (Figura 5) ou de ácido bórico e de ácido cítrico com diferentes doses (Figura 6). Os cimentos aluminosos apresentam uma razão Água/Cimento igual a 5. As medições de condutividade eléctrica são realizadas a 40°C.
Na Figura 5, o eixo das abcissas 29 representa o temo em minutos. 0 eixo das ordenadas 30 representa a condutividade eléctrica (em mS). A curva 31 representa a condutividade do cimento aluminoso isoladamente. A curva 32 representa a condutividade do cimento aluminoso na presença de 0,6% em peso do ácido bórico. A curva 33 representa a condutividade do cimento aluminoso na presença de 1,8% em peso do ácido bórico. 22
Na Figura 6, o eixo das abcissas 34 representa o tempo em minutos. 0 eixo das ordenadas 35 representa a condutividade eléctrica (em mS). A curva 36 representa a condutividade do cimento aluminoso isoladamente. A curva 37 representa a condutividade do cimento aluminoso na presença de 0,6% em peso do ácido bórico e 0,1% em peso de ácido cítrico. A curva 38 representa a condutividade do cimento aluminoso na presença de 1,2% em peso do ácido bórico e 0,2% em peso de ácido cítrico. A curva 39 representa a condutividade do cimento aluminoso na presença de 1,8% em peso do ácido bórico e 0,3% em peso de ácido cítrico.
Os resultados mostram que: - a presença de ácido bórico no meio limita cada vez naus fortemente a dissolução do cimento quando a concentração aumenta: o nível de condutividade atingido é cada vez mais baixo em valor (Figura 5); - a adição de ácido cítrico retarda a precipitação massiva dos hidratos correspondente à presa: a queda de condutividade é relegada a para mais tarde aquando da adição deste constituinte, após o que o seu teor aumenta.
Exemplo 6 23 0 presente exemplo visa evidenciar a importância relativa dos retardadores de presa ácido bórico e ácido citrico.
Certos corantes adicionados nos aceleradores de presa podem perturbar a interacção entre o inibidor de presa e ou os aluminatos de cálcio.
Por exemplo, na presença de corantes minerais de elevada área especifica, tal como o corante comercializado sob a referência «OCRA» pela sociedade CHRYSO, o tempo de vida do acelerador de presa pode ser consideravelmente reduzido. São testados três aceleradores de presa. Cada um contém 87% em peso de aluminato de cálcio e 13% em peso de corante «OCRA». Têm um extracto seco de 82%. A tabela 4 apresenta a composição dos aceleradores de presa em inibidor e em adjuvantes.
As notações utilizadas são as mesmas que aquelas definidas no exemplo 1.
As composições são dadas em peso em relação ao peso total do ou dos aluminatos de cálcio.
Os aceleradores de presa n°14 e n°16 são aceleradores de presa segundo a invenção. 0 acelerador de presa n°15 não é um acelerador de presa segundo a invenção.
Tabela 4 N° 14 N° 15 N° 16 % AB 1,81 % 4,82 % 3,61 % % AC 0,31% 0,83% 0,00% 24 %CP10 0,52% 1,38% 0, 85% %XG 0,27% 0, 72% 0,27% %K35R 0,25% 0,67% 0,26% Tempo de vida do 2 semanas > 29 semanas 22 acelerador de presa semanas
Para medir o poder acelerador dos aceleradores de presa, formulam-se 3 argamassas à base de cimento Portland acelerados respectivamente pelos aceleradores de presa n°14, 15 e 16, com idade de 1 semana. A composição das argamassas é dada na tabela 5.
Tabela 5
Areia AFNOR EN 196-1 1 520 kg/m3 Cimentos Portland (Le Havre CEMI 52.5 CP2) 560 kg/m3 Água 225 kg/m3 Acelerador de presa 227 kg/m3
Estas argamassas contêm 20% em peso de aluminato de cálcio em extracto seco em relação ao peso de cimento Portland.
Resultados A figura 7 representa a evolução do pH dos aceleradores de presa conservados a 45°C, em função do tempo. O eixo das abcissas 40 representa o tempo, em semanas. O eixo das ordenadas 41 representa o pH dos aceleradores de presa. 25 0 tempo de vida dos aceleradores de presa é deduzido de observações directas a cada semana: o fim de vida é constatado quando o acelerador de presa é duro. 0 pH dos aceleradores de presa é igualmente medido a cada semana.
Constata-se que a presa dos aceleradores de presa tem lugar quando o pH ultrapassa o valor de 9 a 9,5. A curva 42 representa o pH do acelerador de presa n°14. A curva 43 representa o pH do acelerador de presa n°15. A curva 44 representa o pH do acelerador de presa n°16. 0 poder de aceleração dos aceleradores de presa pode ser deduzido da figura 8, que representa as curvas de aquecimento das argamassas aceleradas. As curvas de aquecimento permitem comparar as cinéticas de hidratação. 0 aquecimento das argamassas é medido inserindo um termopar em cada argamassa, ele próprio contido num recipiente cilíndrico de cerca de 8 cm de diâmetro e 8 cm de altura, conservada no modo semi-adiabático numa garrafa de poliestireno. 0 eixo das abcissas 45 representa o tempo em minutos. 0 eixo das ordenadas 46 representa a temperatura das argamassas em °C. A curva 47 representa a temperatura da argamassa acelerada pelo acelerador de presa n°14. 26 A curva 48 representa a temperatura da argamassa acelerada pelo acelerador de presa n°15. A curva 49 representa a temperatura da argamassa acelerada pelo acelerador de presa n°16. A curva 50 representa a temperatura de uma argamassa da mesma composição que as argamassas anteriores, mas que não foi acelerado por um acelerador de presa.
Constata-se que o tempo de vida do acelerador de presa n°14 é igual a 2 semanas.
Deve notar-se que o acelerador de presa n°14 corresponde ao acelerador de presa n°3 do exemplo 1, ao qual se adicionou o corante «OCRA». Ou, o tempo de vida do acelerador de presa n°3 é superior a 9 semanas. O tempo de vida do acelerador de presa n°16 é de 22 semanas. O aumento simultâneo dos ácidos bórico e cítrico, assim como o do CP10 (dispersante), permite prolongar consideravelmente o tempo de vida: o acelerador de presa n°15 é sempre estável após 29 semanas.
Pelo contrário, este acelerador de rpesa n°15 perdeu o seu poder acelerador. Como mostra a figura 8, o pico de aquecimento da argamassa aceleradoa pelo acelerador de presa n°15 inicia-se perto dos 200 minutos, ou seja cerca do mesmo prazo que a argamassa não acelerada, quando aquela da argamassa acelerada pelo acelerador de presa n°14 se inicia pelos 30 minutos. 27 0 aumento do ácido bórico unicamente e a suspensão do ácido cítrico (o que corresponde ao acelerador de presa n°16) permite simultaneamente aumentar o tempo de vida do acelerador de presa e conservar a sua capacidade de aceleração. Assim, o acelerador de presa n°16 tem um tempo de vida de 22 semanas, contra 2 semanas para o acelerador de presa n°14, mas a cinética de aquecimento da argamassa acelerada por este acelerador é praticamente idêntica à da argamassa acelerada pelo acelerador de presa n°14. 20-06-2007 28
Claims (16)
- REIVINDICAÇÕES 1. Acelerador de presa para composição compreendendo cimento Portland, caracterizado por estar na forma de uma suspensão aquosa e por compreender: - pelo menos um aluminato de cálcio, - de 0,5 a 4%, de preferência 0,6 a 2,3%, em peso em relação ao peso total do ou dos aluminatos de cálcio, de um inibidor de presa dos cimentos aluminosos,
- 2. Acelerador de presa segundo a reivindicação 1 caracterizada por compreender pelo menos um agente dispersante.
- 3. Acelerador de presa segundo a reivindicação 1 ou 2 caracterizada pelo inibidor de presa compreender o ácido bórico e/ou pelo menos um sal do ácido bórico, e o ácido citrico e/ou pelo menos um sal do ácido citrico, o ácido bórico e/ou o ou os sais do ácido bórico representando de preferência de 0,4 a 3%, melhor de 0,5 a 2%, em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio, e o ácido citrico e/ou o ou os sais do ácido citrico representando de preferência de 0,1 a 1%, melhor de 0,1 a 0,5%, em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio.
- 4. Acelerador de presa segundo a reivindicação 1 ou 2 caracterizada pelo inibidor de presa consiste em ácido bórico e/ou pelo menos um sal do ácido bórico, representando o ácido bórico e/ou o ou os sais do ácido bórico de 0,5 a 4 % em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio.
- 5. Acelerador de presa segundo a reivindicação 3 ou 4 caracterizada pelo ou pelos sais de ácido bórico serem 1 escolhidos entre o borato de zinco, o borato de sódio e as suas misturas.
- 7. Acelerador de presa segundo a reivindicação 2 caracterizada pelo ou pelos agentes dispersantes representarem de 0,3 a 1,7%, de preferência 0,5% a 0,9%, em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio.
- 8. Acelerador de presa segundo qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizada pelo ou pelos agentes anti-sedimentação representarem de 0,2 a 0,9%, em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio.
- 9. Acelerador de presa segundo qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizada pelo ou pelos agentes anti-sedimentação serem escolhidos entre a goma Xantana, a goma "Wellan", a Bentonite e suas misturas.
- 10. Acelerador de presa segundo qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizada por compreender um agente anti-bacteriano, representando de preferência de 0,2 a 0,9% em peso do peso total do ou dos aluminatos de cálcio.
- 11. Acelerador de presa segundo qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por compreender pelo menos um corante.
- 12. Acelerador de presa segundo qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado pela composição compreendendo cimento Portland é escolhida entre o cimento Portland, os cimentos compostos, os cimentos pozolânicos e as cais hidráulicas assim como as argamassas e betões 2 compreendendo cimento Portland, cimento composto, cimento pozolânico ou a cal hidráulica.
- 13. Processo de fabricação de um acelerador de presa para composição compreendendo cimento de Portland tal como definido em qualquer uma das reivindicações 2 a 12, caracterizado por compreender as seguintes etapas: - introdução de água numa cuba de mistura, - colocação em agitação com uma turbina de velocidade superior a 600 rotações/min, de preferência da ordem de 800 rotações/min, - adição do inibidor de presa dos cimentos aluminosos, - adição do ou dos agentes dispersantes, - adição progressiva do ou dos aluminatos de cálcio, sendo a agitação por turbina levada a cabo a uma velocidade superior a 1000 rotações/min, de preferência da ordem de 1400 rotações/min, - adição do ou dos agentes anti-sedimentação, - agitação por turbina durante pelo menos 15 minutos, de preferência durante 30 a 40 minutos.
- 14. Processo segundo a reivindicação anterior caracterizada pela agitação ser realizada por uma turbina de desfloculação apta a provocar um forte cisalhamento.
- 15. Processo segundo qualquer uma das reivindicações 13 e 14 caracterizado por, quando o acelerador de presa contendo um ou vários corantes, o ou os referidos corantes serem introduzidos após o agente anti-sedimentação.
- 16. Processo de aceleração de presa de uma composição compreendendo cimento Portland, caracterizado por consistir em adicionar à referida composição compreendendo cimento Portland, um acelerador de presa tal como definido por 3 qualquer uma das reivindicações 1 a 12, representando o referido de presa de 10 a 40% em peso de aluminato de cálcio em relação ao cimento Portland.
- 17. Processo de aceleração de presa segundo a reivindicação 16, caracterizada pela composição compreendendo cimento Portland ser escolhida entre o cimento Portland, os cimentos compostos, os cimentos pozolânicos e as cais hidráulicas assim como entre as argamassas e betões compreendendo cimento Portland, cimento composto, cimento pozolânico ou a cal hidráulica. 20-06-2007 4
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