WO2018178830A1 - Formulación de cemento hidráulico - Google Patents

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WO2018178830A1
WO2018178830A1 PCT/IB2018/051993 IB2018051993W WO2018178830A1 WO 2018178830 A1 WO2018178830 A1 WO 2018178830A1 IB 2018051993 W IB2018051993 W IB 2018051993W WO 2018178830 A1 WO2018178830 A1 WO 2018178830A1
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María Fernanda DÍAZ BURBANO
Juan Guillermo MORALES RENDÓN
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Cementos Argos S.A.
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    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Definitions

  • the present invention has application in the cement industry; In particular, it can be used to reduce the amount of Clinker in cement formulations, replacing the Clinker with supplementary cementitious materials from, for example, industrial waste.
  • State of the art can be used to reduce the amount of Clinker in cement formulations, replacing the Clinker with supplementary cementitious materials from, for example, industrial waste.
  • the present invention satisfies the need to reduce the use of Clinker in the cement formulation, thus reducing fuel use, caloric consumption, energy, emissions and all the savings associated with the production process.
  • the formulation described in the present invention discloses an amount of Clinker less than 20%, slag amounts less than 20%, also includes basalt as a material supplementary cementing agent (or inorganic material). Also, in terms of cement granulometry, the present invention achieves between 5% and 12% retained 325 mesh.
  • FIG. 2 Evolution mortar resistance (Mpa) at 3, 7 and 28 days of formulations 22, 20, 25 compared to a traditional Portland cement OPC2.
  • FIG. 3 Initial settlement of concrete from formulations 18, 4, 14, 22, 20 and 25 compared to witnesses (OPC1 and OPC2). Where constant water is maintained in all mixtures.
  • FIG. 4 Durability results of concrete designed from formulations 18, 4, 14, 22, 20 and 25 compared to controls (OPC1 and OPC2), particularly the chloride ion permeability at 28 and 56 days, where A is maintained / C constant for all designs.
  • FIG. 5 Durability results of concrete designed from formulations 18, 4, 14, 22, 20 and 25 compared to controls (OPC1 and OPC2), particularly water permeability at 28 and 56 days, where constant A / C is maintained For all designs.
  • FIG. 6 Durability results of concrete designed from formulations 18, 4, 14, 22, 20 and 25 compared with controls (OPC1 and OPC2), particularly alkali-silica reactivity. Expansions less than 0.1% at 16 days: harmless. Expansions greater than 0.2% at 16 days: potentially harmful.
  • FIG. 7 Durability results of concrete designed from formulations 18, 4, 14, 22, 20 and 25 compared to controls (OPC1 and OPC2), particularly sulfates expansion.
  • the present invention proposes a hydraulic cement formulation that decreases the content of Clinker in the cement.
  • the hydraulic cement formulation of the present invention comprises: Clinker, supplementary cementitious materials, gypsum, activator, minerals and additives.
  • the performance, strength, handling and durability of the cementitious formulation obtained depends on the selection, combination and proportion of the raw materials used for the formulation of hydraulic cement.
  • the Clinker is a binder or hydraulic binder that is obtained through raw materials such as limestone and clays from geological formations that are extract, crush, grind, mix and take to an oven, until Clinker is obtained.
  • Clinker is the main raw material for making cement formulations, in most cases it is present in more than 60% of the total formulation. The transformation of these raw materials generates gases such as COi and SOx, among others, which means that the more Clinker is used, there is greater energy expenditure and greater environmental impacts.
  • the Clinker referred to in the present invention may be: Portland Clinker, Calcium Alumni Clinker, Belitic Clinker, Mineralized Clinker, Sulphoaluminous Clinker, or any known to a person moderately versed in the art. In general, Clinker consists of a mixture of silicates, aluminates and calcium aluminate ferrite.
  • a hydraulic cement formulation is achieved that decreases the amount of Clinker in the cement, up to between 10.0 and 60.0 parts of the total formulation.
  • the amount of Clinker used is between 10.0 and 20.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • the amount of Clinker used is between 10.0 and 25.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • the Clinker is between 25.0 and 40.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • the Clinker is between 10.0 and 55.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • the Clmker is between 35.0 and 45.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • the Clmker is between 30.0 and 40.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • Tricalcium aluminate one of the phases of the Clinker, reacts with water causing changes in its manageability such as rapid hardening (setting). To reduce this effect, plaster is added, which causes calcium aluminate to react with the plaster producing etringite.
  • gypsum is understood as a setting retarder or regulator, anhydrite (CaSO / t ), calcium sulfate hemihydrate (CaSÜ4 1 ⁇ 2H 2 0) or calcium sulfate dihydrate (CaSÜ4 2H 2 0), gypsum with anion SO4 " 2 , or anyone known to a moderately versed person.
  • the plaster is in a concentration between 900 mg / L and 1800 mg / L In the present invention the plaster is between 2.0 and 10.0 parts of the hydraulic cement formulation In another mode the plaster is between 2.0 and 8.0 parts of the hydraulic cement formulation In another mode the plaster It is between 2.0 and 7.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • the plaster is between 4.0 and 7.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment the plaster is between 3.0 and 4.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • MCS supplementary cementitious materials
  • the decrease in the amount of Clinker depends on the selection of supplementary cementitious materials (MCS), which in turn depends on the availability and feasibility of these materials in cement plants, in addition to the potential of those materials to be activated.
  • the supplementary cementitious materials of the present invention are selected from the group of: slags, basalts, pozzolans, limestone, fly ash, metacaolin, silica smoke, shales, diatomaceous earth, rice husk ash, among others and their combinations.
  • the amount of supplementary cementitious materials is between 40.0 and 90.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • the supplementary cementitious materials are between 50.0 and 65.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the supplementary cementitious materials are between 45.0 and 65.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the supplementary cementitious materials are between 40.0 and 60.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the supplementary cementitious materials are between 50.0 and 80.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the supplementary cementitious materials are between 55.0 and 90.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • Slags are a combination of metal oxides such as calcium oxides, silicon, iron and magnesium, which can also contain metal sulfides and metal atoms in the form of an element, these can be a product of the metallurgical industry whose main components are CaO ( 45%), Si0 2 (35%), A1 2 0 3 (12%) and MgO (4%), the proportion of these components determines the basicity of the slag and its hydraulic capacity.
  • metal oxides such as calcium oxides, silicon, iron and magnesium
  • these can be a product of the metallurgical industry whose main components are CaO ( 45%), Si0 2 (35%), A1 2 0 3 (12%) and MgO (4%), the proportion of these components determines the basicity of the slag and its hydraulic capacity.
  • the slags that can be used in the present invention are: steel slag, ferronickel slag (FeNi), copper slag or anyone known to
  • the slag is less than 70.0 parts of the hydraulic cement formulation. In one embodiment the slag is between 0.0 and 50.0 parts of the hydraulic cement formulation. In one embodiment the slag is between 20.0 and 40.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment the slag is between 15.0 and 30.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the slag is between 9.0 and 20.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • Basalt is a volcanic igneous rock, with a mafic composition, that is, rich in magnesium and iron silicates and low in silica, often containing oiivine, augite and plagioclase phenocrystals. Basalt is also understood as a rock that has both pozzolana and limestone, or understood as basalt for an average person. Basalt can also be understood as diabasa, gabbro and andesite. The silica content of basalts varies between 45 and 55%, their content of Ca, Fe and Mg is very high and with a low amount of water (0.5%).
  • basalts can be selected from the group of tholeitic basalts, alkaline basalts and alumina-rich basalts, to name a few.
  • the amount of basalt of the present invention is between 0.0 and 90.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the amount of basalt of the present invention is less than 20.0 parts of the hydraulic cement formulation. In one embodiment, basalt is between 0.0 and 15.0 parts of the hydraulic cement formulation. In one embodiment, basalt is between 0.0 and 20.0 parts of the hydraulic cement formulation. In one embodiment, basalt is between 8.0 and 15.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, basalt is between 9.0 and 12.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, basalt is between 12.0 and 15.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • basalt as a supplementary cementing material
  • basalt does not have high potential to be activated, some reasons are its low amount of amorphous material, silica, aluminum, in addition they generally contain clays that demand or require water, negatively affecting the development of mechanical resistance.
  • Pozzolana is a material that contains reactive silica and / or aluminum, which in themselves have little or no binder quality, but that mixed with lime in the presence of water, set and harden like a cement.
  • pozzolans have a content of silica + aluminum + iron oxide not less than 70%, other oxides and alkalis not greater than 15%, loss by ignition no more than 10%.
  • the pozzolan is between 0.0 and 90.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the amount of pozzolan of the present invention is less than 40.0 parts of the hydraulic cement formulation. In one embodiment, the pozzolan is between 0.0 and 45.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the pozzolan is between 5.0 and 20.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the pozzolan is between 10.0 and 40.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the pozzolan is between 10.0 and 15.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • Limestone is a sedimentary rock composed mostly of calcium carbonate (CaCC ⁇ ), usually calcite, although it can also have traces of magnesite (MgC0 3 ) and other carbonates. It can also contain small amounts of minerals such as clay, hematite, siderite, quartz, etc. It can be composed of more than 90% or 70% calcium carbonate, being low limestones.
  • limestones referred to in the present invention are: fossiliferous limestones, bioclastic limestones, lumaquelas or coquina, red noduloza limestones, oolitic limestones, lacustrine limestones, among others. They can also be high limestone like marble, medium limestone and low limestone.
  • limestone is between 0.0 and 90.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the amount of limestone of the present invention is less than 20.0 parts of the hydraulic cement formulation. In one embodiment, limestone is between 0.0 and 30.0 parts of the hydraulic cement formulation. In one embodiment the limestone is between 40.0 and 90.0 parts of the hydraulic cement formulation. In one embodiment, limestone is between 5.0 and 20.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another modality the limestone is It finds between 5.0 and 15.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment the limestone is between 10.0 and 20.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment the limestone is between 20.0 and 40.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • Fly ash means solid waste that is obtained by electrostatic precipitation or mechanical collection of the powders that accompany the combustion gases of the burners of thermoelectric power plants. Flying ashes are rich in silicas. They can also be ashes from coal, rice husks, bagasse, combustion, biomass, among others.
  • fly ash is between 0.0 and 90.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, the amount of fly ash of the present invention is less than 20.0 parts of the hydraulic cement formulation. In one embodiment, fly ash is between 40.0 and 90.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, fly ash is between 0.0 and 40.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, fly ash is between 5.0 and 30.0 parts of the hydraulic cement formulation. In another embodiment, fly ash is between 15.0 and 35.0 parts of the hydraulic cement formulation.
  • Activator means a catalyst or a substance that decreases Gibbs free energy that allows the reaction between the raw materials of the cementing formulation to be accelerated, facilitating the dissolution of the phases.
  • the activator can modify the pH and allows the dissolution of the elements present in the raw materials, promoting the reaction between them in less time.
  • the activator referred to in the present invention is an inorganic chemical compound, alkaline substance or that forms an alkaline solution with water, hygroscopic, particularly a solid chemical salt, such as an alkali metal salt, a hydroxide, among others.
  • the activator is selected from the group of: Na 2 CÜ 3 , NaOH, KOH, Ca (OH) 2 , Na 2 Si0 3 , NaiSOzt, CaS0 4 .2H 2 0, CaCl 2 2H 2 0 and combinations thereof.
  • the amount of activator is less than 15 parts of hydraulic cement formulation. In one embodiment the amount of activator is between 2.0 and 12.0 parts of hydraulic cement formulation. In another embodiment, the activator is between 1.0 and 15.0 parts of hydraulic cement formulation. In another embodiment, the activator is between 2.0 and 10.0 parts of hydraulic cement formulation. In another embodiment, the activator is between 1.0 and 5.0 parts of hydraulic cement formulation. In another embodiment, the activator is between 1.0 and 2.0 parts of hydraulic cement formulation.
  • the present development may also comprise other additions or minerals that generally correspond to by-products of other processes or materials of plant origin, which may or may not have been previously processed.
  • Possible additions that the present invention may contain are pozzolans, slags, mineral additions, fly ash, blast furnace slag, silica fume, natural pozzolans. You can also add electrofilter dust, brick remnants, limestones, among others. It can also include grinding additives that facilitate the fluidity of the material, quality improvers, grinding improvers such as tertiary amines, TEA, TIPA, among others.
  • Example 1 The raw materials of the formulations of Example 2 have any of the following chemical analyzes (FRX) or mineralogical analysis (DRX):
  • FRX chemical analyzes
  • DRX mineralogical analysis
  • Example 2 The formulations have the following composition:
  • Example 3 Water and sand are added to the formulations disclosed in the previous examples for mortar production and subsequent evaluation of cement performance. The results are shown below: When making mixtures or mortars, the cement looked denser, more compact and with better adhesion to the fine aggregate. As for durability, it presented less penetration to the chloride ion. Less water permeability, lower alkali-silica reactivity, less expansion by sulfates.
  • Example 7 Formulations 18, 4, 14, 22, 20 and 25 were compared with two traditional Portland cements witnesses OPCl and OPC2 (Ordinary Portland Cement). Based on hydraulic cement formulations, both mortar design and concrete design were evaluated.
  • Formulations 18, 4 and 14 decrease the fluidity of the mortars with respect to the OPCl control, maintaining the same water content.
  • Formulation 14 exhibits a similar fluidity behavior to the OPCl control.
  • formulation 4 exhibits early resistance higher than the other proposals, including the OPCl control.
  • the results are shown in FIG. 1.
  • Formulations 22, 20 and 25 minimize the flow with respect to the OPC2 control.
  • mortar formulations provide superior resistance to the OPC2 control.
  • the formulations 22 and 25 being the best results.
  • the results are shown in FIG. 2. Concrete results
  • Formulation 18 has a lower final resistance to the OPCl control, a better Chloride ion performance (low rating) and a permeability value defined as medium.
  • chloride ion permeability low qualification and permeability value defined as average.
  • the durability of the formulations has lower values with respect to chloride ion permeability, water permeability, and alkali silica reactivity, as shown in FIG. FIG. 4, FIG. 5 and FIG. 6 respectively, where "Cement Ref refers to a traditional Portland cement suggested by the standard.

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Abstract

El material desarrollado corresponde a una formulación de cemento hidráulico, que permite una reducción sustancial en el contenido de Clinker, donde la formulación de 5 cemento hidráulico comprende Clinker, materiales cementantes suplementarios (MCS), yeso y activador. Los materiales cementantes suplementarios incluyen escorias, basaltos, puzolanas, calizas y cenizas volantes. El activador es una sal química sólida. Obteniendo una formulación con menor penetración al ion cloruro, menor permeabilidad al agua, menor reactividad álcali-sílice y menor expansión por sulfatos, 10 además de una granulometría igual a un cemento Portland tradicional. Una de las propiedades de dicha formulación es que el 89% debe tener un tamaño de partícula menor a 45 µm, es decir, que por lo menos el 11% de la formulación debe ser retenida en un tamiz de malla 325.

Description

FORMULACIÓN DE CEMENTO HIDRÁULICO
Campo técnico de la invención La presente invención tiene aplicación en la industria cementera; particularmente ésta puede ser utilizada para reducir la cantidad de Clinker en las formulaciones de cemento, reemplazando el Clinker por materiales cementantes suplementarios provenientes, por ejemplo, de residuos industriales. Estado del arte
La presente invención satisface la necesidad de disminuir el uso de Clinker en la formulación de cemento, reduciendo así uso de combustible, consumo calórico, energía, emisiones y todos los ahorros asociados al proceso productivo.
Los cementos activados alcalinamente constituyen la base de una nueva generación de cementos con interesantes propiedades mecánicas y durables, incluso a veces mejores que las de los cementos Portland tradicionales. La formulación de estos cementos se enfoca en la disminución del contenido de Clinker y la inclusión de mayor contenido de adiciones frente al cemento convencional. Estos materiales han tenido un amplio desarrollo y han atraído gradualmente la atención del mundo científico e industrial al ser considerados materiales revolucionarios, debido a sus ventajas técnicas, ambientales y viabilidad de implementación. Van Deventer J.S.J. et al. [Van Deventer, J.S.J., Provis, J.L., Duxson, P. et al. Waste Biomass Valor (2010) 1 : 145 y Minerals Engineering (2012) 29: 89-104.], menciona que estos cementos permiten la incorporación y valoración de subproductos industriales, disminuyendo un 80% de emisiones de CO2. Actualmente, la normativa ambiental (por ejemplo por producción de C02) y la cultura de productos verdes o amigables con el medio ambiente, potencializan este tipo de tecnologías. El documento US9034098 divulga formulaciones de cemento hidráulico que contienen, en partes de masa: (a) 20 a 60 partes de Clinker; (b) 20 a 40 partes de escoria; y (c) 0 a 60 partes de material inorgánico diferente al Clinker y a la escoria. El material inorgánico de adición es preferiblemente puzolana y ceniza volante, y una granulometría Blaine de 5500. La formulación descrita en la presente invención divulga una cantidad de Clinker menor al 20%, cantidades de escoria inferiores al 20%, además incluye el basalto como material cementante suplementario (o material inorgánico). Asimismo, en cuanto a granulometría del cemento, la presente invención logra entre 5% y 12% retenido malla 325.
Entre los retos más importantes de la activación alcalina a la fecha, es el producir cemento (sólido), pues la mayoría de las aproximaciones son para concreto (solución), donde se facilita el uso del mejor activador que es el silicato de sodio. Así, entre los avances que propone la presente invención, se encuentra reemplazar el silicato de sodio por otro activador alcalino que permita hacer cemento (sólido). Además, minimiza el uso del aditivo y ayuda a superar la dificultad de contar con materiales cementantes suplementarios con potencial de activarse. Finalmente, en la presente invención se obtiene una granulometría iguala a un cemento Portland tradicional.
Breve descripción de las figuras
FIG. l Evolución resistencias mortero (Mpa) a 3, 7 y 28 días de las formulaciones 18, 4, 14 comparado con un cemento Portland tradicional OPC1.
FIG. 2 Evolución resistencias mortero (Mpa) a 3, 7 y 28 días de las formulaciones 22, 20, 25 comparado con un cemento Portland tradicional OPC2.
FIG. 3 Asentamiento inicial de concretos a partir de las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 comparadas con testigos (OPC1 y OPC2). Donde se mantiene agua constante en todas las mezclas. FIG. 4 Resultados de durabilidad de concretos diseñados a partir de las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 comparadas con testigos (OPC1 y OPC2), particularmente de la permeabilidad al ion cloruro a 28 y 56 días, donde se mantiene la A/C constante para todos los diseños.
FIG. 5 Resultados de durabilidad de concretos diseñados a partir de las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 comparadas con testigos (OPC1 y OPC2), particularmente permeabilidad al agua a 28 y 56 días, donde se mantiene la A/C constante para todos los diseños.
FIG. 6 Resultados de durabilidad de concretos diseñados a partir de las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 comparadas con testigos (OPC1 y OPC2), particularmente reactividad álcali-sílice. Expansiones menores a 0, 1% a 16 días: inocuo. Expansiones superiores a 0,2% a 16 días: potencialmente dañino.
FIG. 7 Resultados de durabilidad de concretos diseñados a partir de las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 comparadas con testigos (OPC1 y OPC2), particularmente expansión por sulfates.
Descripción detallada
La presente invención propone una formulación de cemento hidráulico que disminuye el contenido de Clinker en el cemento. La formulación de cemento hidráulico de la presente invención comprende: Clinker, materiales cementantes suplementarios, yeso, activador, minerales y aditivos. De la selección, combinación y proporción de las materias primas utilizadas para la formulación del cemento hidráulico depende el desempeño, resistencias, manejabilidad y durabilidad de la formulación cementante obtenida.
El Clinker es un aglomerante o conglomerante hidráulico que se obtiene mediante materias primas como calizas y arcillas provenientes de formaciones geológicas que se extraen, trituran, muelen, mezclan y se llevan a un horno, hasta obtener Clinker. El Clinker es la materia prima principal para hacer formulaciones de cemento, en la mayoría de los casos está presente en más de un 60% de la formulación total. La transformación de estas materias primas generan gases como COi y SOx, entre otros, lo que quiere decir, que entre más Clinker sea utilizado, hay un mayor gasto energético y mayores impactos ambientales. El Clinker referido en la presente invención puede ser: Clinker Portland, Clinker de alumínalo cálcico, Clinker belítico, Clinker mineralizado, Clinker sulfoaluminoso, o cualquiera conocido para una persona medianamente versada en la materia. En general, Clinker está formado por una mezcla de silicatos, aluminatos y ferrito aluminato de calcio.
En la presente invención se consigue una formulación de cemento hidráulico que disminuye la cantidad de Clinker en el cemento, hasta entre 10,0 y 60,0 partes de la formulación total. En una modalidad la cantidad de Clinker utilizado está entre 10,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la cantidad de Clinker utilizado está entre 10,0 y 25,0 partes de ia formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el Clinker se encuentra entre 25,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el Clinker se encuentra entre 10,0 y 55,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el Clmker se encuentra entre 35,0 y 45,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el Clmker se encuentra entre 30,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.
El aluminato tricálcico, una de las fases del Clinker, reacciona con el agua ocasionando cambios en su manejabilidad como el endurecimiento rápido (fraguado). Para disminuir este efecto, se añade yeso, que hace que el aluminato de calcio reaccione con el yeso produciendo etringita. En la presente invención se entiende por yeso a un retardante o regulador de fraguado, anhidrita (CaSO/t), sulfato de calcio hemihidratado (CaSÜ4 ½H20) o sulfato de calcio dihidrato (CaSÜ4 2H20), yesos con anión SO4"2, o cualquiera conocido por una persona medianamente versada. El yeso está en una concentración entre 900 mg/L y 1800 mg/L. En la presente invención el yeso está entre 2,0 y 10,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el yeso está entre 2,0 y 8,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el yeso está entre 2,0 y 7,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el yeso está entre 4,0 y 7,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el yeso está entre 3,0 y 4,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. La disminución de la cantidad de Clinker depende de la selección de los materiales cementantes suplementarios (MCS), que a su vez depende de la disponibilidad y factibilidad de estos materiales en las plantas de cemento, además del potencial de esos materiales para dejarse activar. Los materiales cementantes suplementarios de la presente invención se seleccionan del grupo de: escorias, basaltos, puzolanas, calizas, cenizas volantes, metacaolín, humo de sílice, esquistos, tierras diatomeas, cenizas de cascarilla de arroz, entre otros y sus combinaciones. En la formulación de cemento hidráulico de la presente invención la cantidad de materiales cementantes suplementarios está entre 40,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad los materiales cementantes suplementarios están entre 50,0 y 65,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad los materiales cementantes suplementarios están entre 45,0 y 65,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad los materiales cementantes suplementarios están entre 40,0 y 60,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad los materiales cementantes suplementarios están entre 50,0 y 80,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad los materiales cementantes suplementarios están entre 55,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.
Las escorias son una combinación de óxidos metálicos como óxidos de calcio, silicio, hierro y magnesio, que pueden además contener sulfuros de metal y átomos de metal en forma de elemento, éstas pueden ser un producto de la industria metalúrgica cuyos componentes principales son CaO (45%), Si02 (35%), A1203 (12%) y MgO (4%), la proporción de estos componentes determina 3a basicidad de la escoria y su capacidad hidráulica. Entre las escorias que pueden ser utilizadas en la presente invención se encuentran: escoria siderúrgica, escoria de ferroníquel (FeNi), escoria de cobre o cualquiera conocida por una persona medianamente versada. En la presente invención la escoria es inferior a 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la escoria es inferior a 70,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la escoria se encuentra entre 0,0 y 50,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la escoria se encuentra entre 20,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la escoria se encuentra entre 15,0 y 30,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la escoria se encuentra entre 9,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.
Se entiende por basalto a una roca ígnea volcánica, de composición máfica, es decir rica en silicatos de magnesio y hierro y bajo contenido de sílice, a menudo contiene fenocristales de oiivino, augita y plagioclasa. También se entiende por basalto a una roca que tiene tanto puzolana como caliza, o lo entendido por basalto para una persona mediamente versada. Se puede entender por basalto también a la diabasa, el gabro y la andesita. El contenido de sílice de los basaltos varía entre el 45 y el 55%, su contenido de Ca, Fe y Mg es muy elevado y con una cantidad baja de agua (0,5%). En la presente invención los basaltos pueden ser seleccionados del grupo de basaltos tholeíticos, basaltos alcalinos y basaltos ricos en alúmina, por mencionar algunos. En la formulación de cemento hidráulico la cantidad de basalto de la presente invención se encuentra entre 0,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la cantidad de basalto de la presente invención es inferior a 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad el basalto se encuentra entre 0,0 y 15,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad el basalto se encuentra entre 0,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad el basalto se encuentra entre 8,0 y 15,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el basalto se encuentra entre 9,0 y 12,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el basalto se encuentra entre 12,0 y 15,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.
La activación de basalto como material cementante suplementario ha sido considerada de gran dificultad debido a que el basalto no tiene alta potencialidad de activarse, algunas razones son su baja cantidad de material amorfo, sílice, aluminio, además generalmente contienen arcillas que demandan o requieren agua, afectando negativamente el desarrollo de resistencias mecánicas. La puzolana es un material que contiene sílice reactiva y/o aluminio, que en sí mismas tienen poca o ninguna calidad aglomerante, pero que mezclada con cal en presencia de agua, fraguan y endurecen como un cemento. De manera general, las puzolanas tienen un contenido de sílice + aluminio + óxido de hierro no menor al 70%, otros óxidos y álcalis no mayor al 15%, pérdida por ignición no más del 10%. De manera general, la sílice es el más importante de los óxidos y no debe bajar del 40% del total. Entre las posibles puzolanas referidas en la presente invención se encuentran: puzolanas naturales, puzolanas naturales volcánicas y puzolanas artificiales, entre otras. En la presente invención, la puzolana se encuentra entre 0,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad 3a cantidad de puzolana de la presente invención es inferior a 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la puzolana se encuentra entre 0,0 y 45,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la puzolana se encuentra entre 5,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la puzolana se encuentra entre 10,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la puzolana se encuentra entre 10,0 y 15,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.
La caliza es una roca sedimentaria compuesta mayoritariamente por carbonato de calcio (CaCC^), generalmente calcita, aunque también puede presentar trazas de magnesita (MgC03) y otros carbonates. También puede contener pequeñas cantidades de minerales como arcilla, hematita, siderita, cuarzo, etc. Puede estar compuesta por más de un 90% o un 70% de carbonato cálcico, siendo calizas bajas. Entre las posibles calizas referidas en la presente invención se encuentran: calizas fosilíferas, calizas bioclásticas, lumaquelas o coquina, calizas nodulozas rojas, calizas oolíticas, calizas lacustres, entre otras. Pueden ser además calizas altas como el mármol, calizas medias y calizas bajas. En la presente invención, la caliza se encuentra entre 0,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la cantidad de caliza de la presente invención es inferior a 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la caliza se encuentra entre 0,0 y 30,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la caliza se encuentra entre 40,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la caliza se encuentra entre 5,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la caliza se encuentra entre 5,0 y 15,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la caliza se encuentra entre 10,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la caliza se encuentra entre 20,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.
Por cenizas volantes se entiende residuos sólidos que se obtienen por precipitación electrostática o por captación mecánica de los polvos que acompañan a los gases de combustión de los quemadores de centrales termoeléctricas. Las cenizas volantes son ricas en sílices. Pueden ser además cenizas provenientes del carbón, cascarillas de arroz, bagazo de caña, de combustión, biomasa, entre otros. En la presente invención, las cenizas volantes se encuentran entre 0,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la cantidad de cenizas volantes de la presente invención es inferior a 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad las cenizas volantes se encuentran entre 40,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad las cenizas volantes se encuentran entre 0,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad las cenizas volantes se encuentran entre 5,0 y 30,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad las cenizas volantes se encuentran entre 15,0 y 35,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.
Para la correcta adición de estos materiales cementantes suplementarios, es decir, para que se obtenga una formulación de cemento hidráulico con cualidades como las de un cemento convencional, es necesaria la adición de un activador o sustancia activadora. Se entiende por activador a un catalizador o una sustancia que disminuya la energía libre de Gibbs que permita que se acelere la reacción entre las materias primas de la formulación cementante, facilitando la disolución de las fases. El activador puede modificar el pH y permite la disolución de los elementos presentes en las materias primas, promoviendo la reacción entre ellos en menor tiempo. El activador referido en la presente invención es un compuesto químico inorgánico, sustancia alcalina o que forma una solución alcalina con agua, higroscópico, particularmente una sal química sólida, como por ejemplo una sal metálica alcalina, un hidróxido, entre otros. El activador se selecciona de grupo de: Na2CÜ3, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Na2Si03, NaiSOzt, CaS04.2H20, CaCl2 2H20 y sus combinaciones. En la presente invención, la cantidad de activador es inferior a 15 partes de formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la cantidad de activador se encuentra entre 2,0 y 12,0 partes de formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el activador se encuentra entre 1,0 y 15,0 partes de formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el activador se encuentra entre 2,0 y 10,0 partes de formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el activador se encuentra entre 1,0 y 5,0 partes de formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el activador se encuentra entre 1,0 y 2,0 partes de formulación de cemento hidráulico.
El presente desarrollo también puede comprender otras adiciones o minerales que corresponden generalmente a subproductos de otros procesos o materiales de origen vegetal, que pueden estar o no procesados previamente. Entre posibles adiciones que puede contener la presente invención se encuentran puzolanas, escorias, adiciones minerales, cenizas volantes, escorias molidas de alto horno, humo de sílice, puzolanas naturales. También se puede adicionar polvillo del electrofiltro, retal de ladrillo, calizas, entre otras. También puede incluir aditivos de molienda que faciliten la fluidez del material, mejoradores de calidad, mejoradores de molienda como aminas terciarias, TEA, TIPA, entre otras.
La formulación de cemento hidráulico obtenido en la presente invención tiene las siguientes propiedades características:
Tabla 1 Propiedades características de la formulación de cemento hidráulico obtenido:
Figure imgf000011_0001
En comparación con un cemento Portland tradicional, la formulación de cemento hidráulico de la presente invención, en términos de durabilidad, presentó menor penetración al ion cloruro (FIG. 4), menor permeabilidad al agua (FIG. 5), menor reactividad álcali-sílice (FIG. 6) y menor expansión por sulfates (FIG. 7). Los siguientes Ejemplos ilustran la invención, sin estar el concepto inventivo restringido a los mismos: Ejemplos
Las formulaciones de cemento hidráulico de la presente invención se muestran a continuación:
Ejemplo 1. Las materias primas de las formulaciones del Ejemplo 2 tienen alguno de siguientes análisis químicos (FRX) o análisis mineralógico (DRX):
s
Figure imgf000012_0001
Tab nes
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0002
Tabla 4. Caracterización 2 MCS - FRX (análisis químico) de las formulaciones
Escoria
MUESTRA Clinker Caliza Yeso Puzolana
siderúrgica
LOI 2,07 37,31 16,36 0,99 0,70
S1O2 19,76 13,12 9,29 59,68 33,56
TÍ02 0,41 0,03 0,08 0,69 0,57
A1203 4,85 0,30 1,72 15,74 13,89
Fe203 3,60 0,18 0,71 5,45 0,51
Mn304 0,05 0,00 0,11 0,11 0,18
MgO 2,03 2,72 3,42 3,97 4,90
CaO 66,15 46,02 34,68 7,12 43,26
Na20 0,15 0,08 0,26 4,23 0,42
K20 0,13 0,03 0,39 1,55 0,34
Tabla ones
Figure imgf000014_0001
Tabla 6. Caracterización 2 MCS - FRX (análisis químico) de las formulaciones
Yeso Clinker Escoria Caliza Puzolana
Figure imgf000015_0001
Tabla 7 Caracterización 3 MCS - DRX (análisis mineralógico) de las formulaciones
MUESTRA
C3S- Alita Nishi
C2S- Beta velita
Oxido de calcio
Brownmillerita
C3A - Aluminato cúbico
C3A - Na-Aluminato orto
Oxido de magnesio - periclasa
Sulfato de potasio, beta - Arcanita
Sulfato de calcio hemihidrato - bassanita
Sulfato de calcio dihidrato - yeso
Calcita
Anortita de sodio
Dióxido de silicio
Augita Dolomita 3,80
Zeolita 0,70
Calcio de magnesio 87,20
Tabla 8. Caracterización 3 MCS - FRX (análisis químico) de las formulaciones
Figure imgf000016_0001
Eiemplo2. Las formulaciones tienen la siguiente composición:
Figure imgf000017_0001
Ejemplo 3. Se adiciona agua y arena a las formulaciones divulgadas en los ejemplos anteriores para producción de mortero y posterior evaluación del desempeño de los cementos. Los resultados se muestran a continuación: Al hacer las mezclas o morteros, el cemento se veía más denso, más compacto y con mejor adhesión al agregado fino. En cuanto a durabilidad presentó menor penetración al ion cloruro. Menor permeabilidad al agua, menor reactividad álcali-sílice, menor expansión por sulfates.
Tabla 9. Propiedades de las formulaciones de cemento hidráulico
Granulometría
Resistencia Fraguado Fraguado
Formulación - Retenido
mecánica inicial final
No. malla T'yler
(min) (min)
325 (μτη)
(a 28 días)
1 31,2 70 152 6%
2 29 80 140 9%
3 40,5 71 150 8%
4 30 104 225 7%
5 25,87 70 144 12%
6 27,20 68 163 8%
7 29,35 69 172 7%
8 30,07 77 170 7%
9 24,9 75 140 12%
10 25,50 74 154 5%
11 30,53 69 165 11%
12 33,80 88 171 5%
13 40,2 68 166 7%
14 31,4 111 210 6%
15 24 73 179 7%
16 27,54 70 160 7%
17 28,60 77 167 6%
18 33,8 120 240 7%
19 33,87 73 160 6%
20 31,1 69 175 5%
21 27,72 73 150 11%
22 30,2 71 175 5%
23 31, 10 88 177 7%
24 35,90 69 169 8% 25 28,8 65 165 5%
26 27,70 66 163 5%
27 25,7 70 180 6%
28 28,3 77 170 6%
29 28,01 67 175 6%
30 25,50 72 169 7%
31 30, 10 66 166 6%
Ejemplo 7. Las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 fueron comparadas con dos cementos Portland tradicionales testigos OPCl y OPC2 (por sus siglas en inglés Ordinary Portland Cement). A partir de las formulaciones de cemento hidráulico se evaluaron tanto en el diseño de morteros como en el diseño de concretos.
Resultados morteros
Las formulaciones 18, 4 y 14 disminuyen la fluidez de los morteros respecto al testigo OPCl, manteniendo el mismo contenido de agua. La formulación 14 presenta un comportamiento similar de fluidez al testigo OPCl . Por otro lado, la formulación 4 presenta resistencias tempranas superiores a las demás propuestas, incluyendo el testigo OPCl . Los resultados se muestran en la FIG. 1. Las formulaciones 22, 20 y 25 minimizan el flujo respecto al testigo OPC2. Igualmente, las formulaciones en mortero entregan resistencias superiores al testigo OPC2. Siendo las formulaciones 22 y 25 las de mejores resultados. Los resultados se muestran en la FIG. 2. Resultados concretos
Como se observa en la FIG. 3, hay una disminución del asentamiento de las muestras de las formulaciones 18, 4 y 14 respecto al testigo OPCl . La durabilidad de las formulaciones anteriores (18, 4, 14, 22, 20 y 25) presentan valores de permeabilidad al ion cloruro inferior respecto a los testigos OPCl y OPC2 (FIG. 4). La formulación 18 presenta una resistencia final menor al testigo OPCl, un mejor desempeño del ion Cloruro (calificación baja) y un valor de permeabilidad definido como medio. Para la formulación 22 se observó una resistencia final superior a testigo, permeabilidad al ion cloruro calificación baja y valor de permeabilidad definido como media.
En general la durabilidad de las formulaciones presentan valores inferiores respecto a la permeabilidad al ion cloruro, permeabilidad al agua, y reactividad álcali-sílice, como se muestra en las figuras FIG. 4, FIG. 5 y FIG. 6 respectivamente, donde "Cement Ref se refiere a un cemento Portland tradicional sugerido por la norma.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Una formulación de cemento hidráulico, que comprende:
- Clinker entre 10,0 y 60,0 partes,
materiales cementantes suplementarios entre 40,0 y 90,0 partes, yeso entre 2,0 y 10,0 partes, y
un activador entre 1,0 y 15,0 partes.
2. La formulación de cemento hidráulico de 3a Reivindicación 1, donde los materiales cementantes suplementarios se seleccionan del grupo de: escorias, basaltos, puzolanas, calizas, cenizas volantes, y sus combinaciones.
3. La formulación de cemento hidráulico de la Reivindicación 1, donde el activador es una sal química sólida que se seleccionan de gmpo de Na2CÜ3, NaOH, KOH, CaO,
NaiSi03, NaiSO/t, CaS04 2H20 y sus combinaciones.
4. La formulación de cemento hidráulico de la Reivindicación 1, caracterizada porque ios materiales cementantes suplementarios corresponden a un contenido de partes de: escorias entre 0,0 y 50,0, basalto entre 0,0 y 20,0, puzolana entre 0,0 y 45,0, caliza entre 0,0 y 30,0, cenizas volantes entre 0,0 y 40,0.
5. La formulación de cemento hidráulico de la Reivindicación 1 caracterizada porque tiene un contenido de partes de: Clinker entre 15,0 y 55,0, escoria de horno alto entre 15,0 y 40,0, escoria de ferroníquel entre 0,0 y 50,0, basalto entre 8,0 y 15,0, puzolana entre 10,0 y 40,0, caliza entre 5,0 y 20,0, cenizas volantes entre 5,0 y 30,0, yeso entre 2,0 y 8,0 y sulfato de sodio entre 1,0 y 5,0.
6. La formulación de cemento hidráulico de la Reivindicación 1 caracterizada por las siguientes propiedades:
Propiedad Valor
Resistencia mecánica (a 28 días) 24,0 - 45,0
Fraguado inicial (min) 45,0 - 120,0 Fraguado final (min) 140 - 240
Granulometría - Retenido malla Tyler 325 (μηι) 5,0% - 15,0%
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021112684A1 (en) * 2019-12-02 2021-06-10 Restone As Use of a cementitious mixture comprising divalent magnesium-iron silicate for making concrete structures with reduced permeability and method for making such a structure
EP4276084A1 (en) * 2022-05-10 2023-11-15 Ecocem Materials Limited Hydraulic binder compositions comprising steel making slag, a co-binder and an alkali mineral salt

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011134025A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-03 Boral Cement Limited Low c02 cement
CN102531421A (zh) * 2010-12-13 2012-07-04 北京金源化学集团有限公司 一种低二氧化碳排放水泥及其制备方法
US9034098B2 (en) * 2011-01-28 2015-05-19 Lafarge Hydraulic binder with low clinker content
CN106336134A (zh) * 2016-08-26 2017-01-18 南华大学 一种少熟料水泥的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011134025A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-03 Boral Cement Limited Low c02 cement
CN102531421A (zh) * 2010-12-13 2012-07-04 北京金源化学集团有限公司 一种低二氧化碳排放水泥及其制备方法
US9034098B2 (en) * 2011-01-28 2015-05-19 Lafarge Hydraulic binder with low clinker content
CN106336134A (zh) * 2016-08-26 2017-01-18 南华大学 一种少熟料水泥的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BOUZIDI, M.A. ET AL.: "Synthesis and characterization of Belite cement with high hydraulic reactivity and low environmental impact", ARAB J SCI ENG, vol. 39, no. 12, 13 November 2014 (2014-11-13), pages 8659 - 8668, XP055551650, ISSN: 1319-8025, Retrieved from the Internet <URL:DOI10.1007/s13369-014-1471-2> *
JUENGER, M.C.G ET AL.: "Advances in alternative cementitious binders", CEMENT AND CONCRETE RESEARCH, vol. 41, no. 12, December 2011 (2011-12-01), pages 1232 - 1243, XP028309999, Retrieved from the Internet <URL:https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.11.012> *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021112684A1 (en) * 2019-12-02 2021-06-10 Restone As Use of a cementitious mixture comprising divalent magnesium-iron silicate for making concrete structures with reduced permeability and method for making such a structure
EP4276084A1 (en) * 2022-05-10 2023-11-15 Ecocem Materials Limited Hydraulic binder compositions comprising steel making slag, a co-binder and an alkali mineral salt
WO2023217811A1 (en) * 2022-05-10 2023-11-16 Ecocem Materials Limited Hydraulic binder compositions comprising steel making slag, a co-binder and an alkali mineral salt

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