BR112020011138A2 - composite materials, their uses and production methods - Google Patents
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Abstract
A invenção provê novos artigos de materiais compósitos tendo canais ou passagens ocas no seu interior, ou tais artigos sendo, de outro modo, ocos, e formulações e métodos para sua fabricação e usos. Esses objetos de núcleo oco são adequados para uma variedade de aplicações em construção, pavimentação, paisagismo e infraestrutura.The invention provides new articles of composite materials having hollow channels or passages within them, or such articles being otherwise hollow, and formulations and methods for their manufacture and uses. These hollow-core objects are suitable for a variety of construction, paving, landscaping and infrastructure applications.
Description
[001] A invenção se refere geralmente a artigos de materiais compósitos e a sistemas e processos para fazê-los. Mais particularmente, a invenção se refere a novos artigos ou conjuntos de artigos de materiais compósitos (por exemplo, pavimentos, blocos, telhas e lajes de núcleo oco), e a formulações e métodos para sua fabricação e usos. Esses objetos do tipo concreto são adequados para uma variedade de aplicações em construção, pavimentos, paisagismo e infraestrutura.[001] The invention generally relates to articles of composite materials and systems and processes for making them. More particularly, the invention relates to new articles or sets of articles of composite materials (for example, floors, blocks, tiles and hollow core slabs), and to formulations and methods for their manufacture and uses. These concrete-type objects are suitable for a variety of applications in construction, flooring, landscaping and infrastructure.
[002] O concreto é o material fabricado pelo homem mais consumido no mundo. Um concreto típico é feito misturando-se cimento Portland, água e agregados, tais como areia e pedra britada. O cimento Portland é um material sintético produzido pela queima de uma mistura de calcário moído e argila, ou materiais de composição semelhante, em um forno rotativo a uma temperatura de sinterização de cerca de 1.450 ºC.[002] Concrete is the most consumed man-made material in the world. A typical concrete is made by mixing Portland cement, water and aggregates, such as sand and crushed stone. Portland cement is a synthetic material produced by burning a mixture of ground limestone and clay, or materials of similar composition, in a rotary kiln at a sintering temperature of around 1,450 ºC.
[003] Lajotas (pavers) são blocos de concreto feitos por um processo de moldagem, um processo de prensagem, um processo de compactação, ou uma combinação de vibração e prensagem. As lajotas são geralmente assentadas em um padrão intertravado. Essas lajotas também são chamadas de pedras de pavimentação. Quando danificadas essas lajotas podem ser substituídas por novas, reduzindo qualquer interrupção da sua vida útil. As lajotas intertravadas podem ser concebidas para terem um espaço entre os padrões, para prover a drenagem da água para as subcamadas.[003] Tiles (pavers) are concrete blocks made by a molding process, a pressing process, a compacting process, or a combination of vibration and pressing. The tiles are usually laid in an interlocking pattern. These tiles are also called paving stones. When damaged, these tiles can be replaced with new ones, reducing any interruption in their useful life. The interlocking tiles can be designed to have a space between the patterns, to provide water drainage for the sublayers.
[004] A norma C936 da ASTM (Amerícan Society for Testing and Materials - Sociedade Americana para Ensaios e Materiais) provê critérios que as lajotas de concreto precisam satisfazer, sem se limitarem ao seguinte: resistência à compressão média de 8.000 psi (562,46 kgf/cm?2); absorção média de água não superior a 5%; e resistência a pelo menos 50 ciclos de congelamento e degelo com perda média de material não superior a 1%. Além dos requisitos da ASTM, também pode ser desejado que as lajotas atendam a requisitos adicionais, incluindo eflorescência reduzida (por exemplo, menor lixiviação do produto de reação devido a gradientes de concentração); boa retenção de cores; e resistência à abrasão, dependendo de onde as lajotas estão sendo usadas.[004] ASTM C936 (American Society for Testing and Materials) provides criteria that concrete slabs need to meet, without being limited to the following: average compressive strength of 8,000 psi (562.46 kgf / cm2); average water absorption not exceeding 5%; and resistance to at least 50 freeze and thaw cycles with an average loss of material not exceeding 1%. In addition to the requirements of ASTM, it may also be desired that the tiles meet additional requirements, including reduced efflorescence (for example, less leaching of the reaction product due to concentration gradients); good color retention; and abrasion resistance, depending on where the tiles are being used.
[005] Assim como as lajotas, blocos também são feitos de concreto pré-moldado produzido por processos de moldagem ou prensagem, ou processos de compactação semelhantes. Os blocos também são chamados de unidades de alvenaria de concreto (UACs), blocos ocos e blocos de concreto. Quando esses blocos são feitos com cinzas volantes, eles são chamados de blocos de concreto. Esses blocos geralmente apresentam uma estrutura oca. Pedras de pavimentação e materiais de blocos de construção artificiais ou feitos pelo homem têm sido estudados em um esforço para substituir o material natural, caro e escasso, por imitações de baixo custo e prontamente produzidas. Tais esforços, no entanto, ainda precisam produzir um material sintético que possua a aparência, textura, densidade, dureza, porosidade e outras características estéticas desejadas da pedra, embora ao mesmo tempo possa ser fabricado em grandes quantidades a baixo custo e com um impacto ambiental mínimo.[005] Just like tiles, blocks are also made of precast concrete produced by molding or pressing processes, or similar compaction processes. The blocks are also called concrete masonry units (UACs), hollow blocks and concrete blocks. When these blocks are made with fly ash, they are called concrete blocks. These blocks generally have a hollow structure. Paving stones and artificial or man-made building block materials have been studied in an effort to replace the expensive, scarce, natural material with low-cost, readily produced imitations. Such efforts, however, still need to produce a synthetic material that has the desired appearance, texture, density, hardness, porosity and other aesthetic characteristics of the stone, while at the same time it can be manufactured in large quantities at low cost and with an environmental impact. Minimum.
[006] É esperado que os blocos proporcionem uma melhor propriedade estrutural em comparação com tijolos de argila (para estruturas de alvenaria que suportam carga), e uma superfície lisa quando uma parede de alvenaria é produzida. Além disso, as unidades de alvenaria de concreto intertravadas não requerem argamassa para unir as unidades. Alguns blocos podem ser usados para construir uma estrutura oca que resulte em um bom isolamento térmico e de som, em comparação com uma estrutura sólida.[006] The blocks are expected to provide a better structural property compared to clay bricks (for load-bearing masonry structures), and a smooth surface when a masonry wall is produced. In addition, interlocking concrete masonry units do not require mortar to join the units. Some blocks can be used to build a hollow structure that results in good thermal and sound insulation, compared to a solid structure.
[007] Os blocos geralmente devem atender aos requisitos da norma C90 da ASTM, o Padrão de Especificação para Unidades de Alvenaria de Concreto que Suportam Carga. Os blocos que atendem a essa norma são aceitáveis em termos de resistência, geometria, durabilidade e resistência ao fogo, e geralmente são aceitáveis para uso em projetos de construções comerciais padrão.[007] Blocks must generally meet the requirements of ASTM C90, the Specification Standard for Load-bearing Concrete Masonry Units. Blocks that meet this standard are acceptable in terms of strength, geometry, durability and fire resistance, and are generally acceptable for use in standard commercial construction projects.
[008] As lajes de núcleo oco, às vezes chamadas de lajes alveolares ou pranchas de núcleo oco, são lajes pré-moldadas de concreto. Eles são frequentemente usadas em construções de edifícios, por exemplo, como pisos, paredes ou tetos em edifícios de vários andares. A laje de concreto pré-moldado normalmente possui espaços vazios tubulares que se estendem por todo o comprimento da laje, tornando a laje mais leve que uma laje maciça tendo mesma espessura ou resistência. O peso reduzido diminui os custos de material e de transporte.[008] Hollow core slabs, sometimes called hollow core slabs or hollow core planks, are precast concrete slabs. They are often used in construction of buildings, for example, as floors, walls or ceilings in multi-storey buildings. The precast concrete slab usually has tubular voids that extend the entire length of the slab, making the slab lighter than a solid slab having the same thickness or strength. The reduced weight reduces material and transportation costs.
[009] As lajes típicas têm cerca de 120 cm de largura e uma espessura padrão entre 15 e 50 cm. As vigas em I pré-fabricadas de concreto contêm cabos de aço entre os orifícios, que provêem resistência à flexão devido ao momento de flexão causado pelas cargas. O processo de fabricação envolve a extrusão de concreto úmido em torno de cabos de aço protendidos, a partir de um molde móvel. Após a cura, a laje contínua é cortada de acordo com os comprimentos e a largura requeridos. As lajes de núcleo oco também são fabricadas em concreto reforçado com vergalhões (não protendidos). Os painéis de parede com núcleo oco são feitos sem reforço.[009] Typical slabs are about 120 cm wide and a standard thickness between 15 and 50 cm. The prefabricated concrete I-beams contain steel cables between the holes, which provide resistance to bending due to the bending moment caused by the loads. The manufacturing process involves the extrusion of wet concrete around prestressed steel cables, from a mobile mold. After curing, the continuous slab is cut to the required length and width. Hollow core slabs are also made of reinforced concrete with rebar (not prestressed). Hollow core wall panels are made without reinforcement.
[010] Os produtos de concreto, no entanto, não são ótimos em termos de economia e de impacto ambiental. As tecnologias de produção existentes envolvem grande consumo de energia e emissão de dióxido de carbono, levando a pegadas ecológicas de carbono desfavoráveis. A fabricação de cimento Portland não é apenas um processo intensivo em termos de energia, mas é também um processo que libera quantidades consideráveis de gases de efeito estufa (CO>). A indústria de cimento é responsável por aproximadamente 5% das emissões antrópicas globais de CO>. Mais de 60% desse CO; provém da decomposição química ou da calcinação de pedra calcária.[010] Concrete products, however, are not great in terms of economy and environmental impact. Existing production technologies involve high energy consumption and carbon dioxide emissions, leading to unfavorable ecological carbon footprints. The manufacture of Portland cement is not only an energy-intensive process, but it is also a process that releases considerable amounts of greenhouse gases (CO>). The cement industry is responsible for approximately 5% of global anthropogenic emissions of CO>. More than 60% of that CO; comes from chemical decomposition or calcination of limestone.
[011] Recentemente, uma forma revolucionária de cimento baseada em materiais de silicato de cálcio carbonatável surgiu como um substituto promissor para os cimentos tradicionais. A produção de cimentos baseados em silicato de cálcio carbonatável envolve emissões de CO, e um consumo de energia significativamente reduzidos. Além disso, esse novo cimento sequestra CO, quando curado em produtos de concreto, porque é necessário que o CO, reaja com os materiais de silicato de cálcio carbonatável, durante o processo de cura, para formar os produtos de concreto.[011] Recently, a revolutionary form of cement based on carbonatable calcium silicate materials has emerged as a promising substitute for traditional cements. The production of cations based on carbonable calcium silicate involves CO emissions, and significantly reduced energy consumption. In addition, this new cement hijacks CO, when cured in concrete products, because it is necessary for CO to react with carbonatable calcium silicate materials during the curing process to form concrete products.
[012] Assim, existe uma necessidade de novos e melhorados cimentos e produtos de concreto, e de tecnologias de produção que possam ser aplicadas em massa a um menor custo, tendo um melhor consumo de energia e uma pegada ecológica de carbono mais desejável.[012] Thus, there is a need for new and improved cements and concrete products, and for production technologies that can be applied en masse at a lower cost, with better energy consumption and a more desirable carbon footprint.
[013] A invenção está baseada em parte na descoberta inesperada de produtos aperfeiçoados e de tecnologias de produção para a fabricação de diversos objetos de concreto (por exemplo, pavimentos, blocos, telhas e lajes de núcleo oco) a partir de silicato de cálcio carbonatável. Os produtos fabricados possuem excelentes características físicas e de desempenho que correspondem ou excedem àquelas dos produtos de concreto existentes, incluindo robustez, flexibilidade, resistência à abrasão e durabilidade.[013] The invention is based in part on the unexpected discovery of improved products and production technologies for the manufacture of various concrete objects (for example, floors, blocks, tiles and hollow core slabs) from carbonable calcium silicate . The manufactured products have excellent physical and performance characteristics that match or exceed those of existing concrete products, including strength, flexibility, abrasion resistance and durability.
[014] Os objetos de concreto da invenção podem ser prontamente produzidos a partir de matérias primas de baixo custo amplamente disponíveis, através de um processo adequado para produção em larga escala tendo menor consumo de energia, levando por conseguinte a pegadas ecológicas de carbono desejáveis tendo um impacto ambiental mínimo. As matérias primas incluem materiais precursores, tal como silicato de cálcio particulado. O material precursor de silicato de cálcio compreende tipicamente uma mistura de fases discretas de silicato de cálcio, selecionadas a partir de um ou mais materiais como CS (wollastonita ou pseudo-wollastonita), C3S2 (rankinita), C2S (belita, ou larnita, ou bredigita), e uma fase amorfa baseada em silicato de cálcio compreendendo cerca de 30% ou mais do total de fases, onde “C” se refere a óxido de cálcio ou cal, “S” se refere a dióxido de silício ou sílica, juntamente com certos vestígios de impurezas que se tornam elementos de ligação, e materiais de enchimento particulados (por exemplo, um material contendo óxido de cálcio, tais como calcário, xonotlita, miro-sílica e quartzo, agregados leves como perlita ou vermiculita, ou até mesmo resíduos industriais como cinzas volantes, cinzas sedimentadas e escórias). Um componente fluido também é provido como um meio de reação, compreendendo água líquida e / ou vapor de água e um reagente, dióxido de carbono (CO>2), que é consumido na produção como uma espécie reativa e termina sequestrado no produto final. Os elementos de ligação reagem a temperaturas e pressões controladas, usando o processo de hidratação em que a reação ocorre entre água e vapor de água, ou usando vapor de água e CO>.[014] The concrete objects of the invention can be readily produced from low-cost raw materials widely available, through a process suitable for large-scale production with less energy consumption, thus leading to desirable ecological carbon footprints having minimal environmental impact. Raw materials include precursor materials, such as particulate calcium silicate. The calcium silicate precursor material typically comprises a mixture of discrete calcium silicate phases, selected from one or more materials such as CS (wollastonite or pseudo-wollastonite), C3S2 (rankinite), C2S (belite, or larite, or bredigite), and an amorphous phase based on calcium silicate comprising about 30% or more of the total phases, where “C” refers to calcium oxide or lime, “S” refers to silicon dioxide or silica, together with certain traces of impurities that become binding elements, and particulate filling materials (for example, a material containing calcium oxide, such as limestone, xonotlite, miro-silica and quartz, light aggregates such as perlite or vermiculite, or even industrial waste such as fly ash, sediment ash and slag). A fluid component is also provided as a reaction medium, comprising liquid water and / or water vapor and a reagent, carbon dioxide (CO> 2), which is consumed in production as a reactive species and ends up sequestered in the final product. The connecting elements react to controlled temperatures and pressures, using the hydration process in which the reaction takes place between water and water vapor, or using water vapor and CO>.
[015] Dependendo dos requisitos do usuário final, podem ser usados vários outros aditivos, tais como misturas de dispersão, modificadores de reologia (para melhorar a consistência da mistura), pigmentos corantes, retardadores e aceleradores. Os materiais aditivos podem incluir materiais naturais ou reciclados, e materiais ricos em carbonato de cálcio e ricos em carbonato de magnésio, bem como aditivos para o componente fluido, tal como um dispersante solúvel em água.[015] Depending on the requirements of the end user, several other additives can be used, such as dispersion mixtures, rheology modifiers (to improve the consistency of the mixture), coloring pigments, retarders and accelerators. Additive materials can include natural or recycled materials, and materials rich in calcium carbonate and rich in magnesium carbonate, as well as additives for the fluid component, such as a water-soluble dispersant.
[016] Em um aspecto, a invenção geralmente se refere a um artigo de fabricação tendo um material compósito distribuído como uma pluralidade de objetos de concreto discretos. Um ou mais dutos ou canais ficam dispostos entre a, ou através da, pluralidade de objetos de concreto discretos, para formarem um sistema de transporte de fluido dentro de um ou mais dutos ou canais e / ou no exterior da pluralidade de objetos discretos. O material compósito inclui uma pluralidade de elementos de ligação, em que cada elemento de ligação possui um núcleo compreendendo principalmente silicato de cálcio, uma primeira camada interna ou rica em sílica, e uma segunda camada externa ou rica em carbonato de cálcio; e partículas de enchimento compreendendo partículas de enchimento grossas e/ou partículas de enchimento finas. A pluralidade de elementos de ligação e a pluralidade de partículas de enchimento formam juntas uma ou mais matrizes de ligação, e nelas os elementos de ligação e as partículas de enchimento ficam substancialmente e uniformemente dispersos e ligados entre si. Em certas formas de incorporação, a pluralidade de objetos de concreto discretos ficam dispostos dentro de um envelope ou câmara.[016] In one aspect, the invention generally relates to an article of manufacture having a composite material distributed as a plurality of discrete concrete objects. One or more ducts or channels are arranged between, or through, the plurality of discrete concrete objects, to form a fluid transport system within one or more ducts or channels and / or outside the plurality of discrete objects. The composite material includes a plurality of bonding elements, each bonding element having a core comprising mainly calcium silicate, a first inner layer or rich in silica, and a second outer layer or rich in calcium carbonate; and filler particles comprising coarse filler particles and / or fine filler particles. The plurality of connecting elements and the plurality of filling particles together form one or more connecting matrices, and in them the connecting elements and the filling particles are substantially and uniformly dispersed and linked together. In certain forms of incorporation, the plurality of discrete concrete objects are arranged within an envelope or chamber.
[017] Em outro aspecto, a invenção geralmente se refere a um sistema para fabricar um artigo. O sistema inclui um envelope ou câmara tendo nela encerrado um material compósito, distribuído como uma pluralidade de objetos de concreto discretos. Um ou mais dutos ou canais ficam dispostos entre a, ou através da, pluralidade de objetos de concreto discretos, formando um sistema de transporte de fluido dentro de um ou mais dutos e canais e no exterior da pluralidade de objetos discretos. O sistema também inclui opcionalmente uma ou mais placas nas quais a pluralidade de objetos de concreto discretos é colocada, e uma ou mais prateleiras, lonas, paredes ou painéis tendo faces planas, achatadas, convexas ou côncavas, que formam um ou mais dutos ou canais que facilitam um perfil de fluxo de fluido no sistema de transporte de fluido.[017] In another aspect, the invention generally relates to a system for making an article. The system includes an envelope or chamber containing a composite material, distributed as a plurality of discrete concrete objects. One or more ducts or channels are arranged between, or through, the plurality of discrete concrete objects, forming a fluid transport system within one or more ducts and channels and outside the plurality of discrete objects. The system also optionally includes one or more plates on which the plurality of discrete concrete objects are placed, and one or more shelves, tarpaulins, walls or panels having flat, flat, convex or concave faces, which form one or more ducts or channels that facilitate a fluid flow profile in the fluid transport system.
[018] Ainda em outro aspecto, a invenção geralmente se refere a um processo para a produção de um artigo de manufatura. O processo inclui misturar uma composição particulada e uma composição líquida para formar uma mistura; moldar, extrudar, ou de outra maneira formar a mistura em um molde, para gerar um corpo verde moldado, extrudado, ou de outro modo formado, compreendendo uma pluralidade de objetos de concreto discretos, em que um ou mais dutos ou canais ficam dispostos entre a, ou através da, pluralidade de objetos de concreto discretos e o exterior da pluralidade de objetos discretos; manter uma atmosfera de CO, e / ou de vapor de água em um ou mais dutos ou canais internos e no exterior da pluralidade de objetos discretos; e curar a pluralidade de objetos discretos a uma temperatura na faixa de cerca de 20 ºC até aproximadamente 150 ºC durante cerca de 1 hora até aproximadamente 80 horas, sob uma atmosfera de água e / ou CO tendo uma pressão dentro da faixa a partir da pressão ambiente atmosférica até cerca de 60 psi (4,22 kgf/cm2) acima da pressão ambiente, e com uma concentração de CO, variando de cerca de 10% até aproximadamente 90%.[018] In yet another aspect, the invention generally relates to a process for producing a manufactured article. The process includes mixing a particulate composition and a liquid composition to form a mixture; mold, extrude, or otherwise form the mixture in a mold, to generate a molded, extruded, or otherwise formed green body, comprising a plurality of discrete concrete objects, in which one or more ducts or channels are arranged between the, or through, the plurality of discrete concrete objects and the exterior of the plurality of discrete objects; maintain an atmosphere of CO, and / or water vapor in one or more internal ducts or channels and outside the plurality of discrete objects; and cure the plurality of discrete objects at a temperature in the range of about 20 ° C to approximately 150 ° C for about 1 hour to approximately 80 hours, under an atmosphere of water and / or CO having a pressure within the range from the pressure atmospheric environment up to about 60 psi (4.22 kgf / cm2) above ambient pressure, and with a concentration of CO, ranging from about 10% to approximately 90%.
[019] Em certas formas de incorporação, manter uma atmosfera de CO, e / ou de vapor de água em um ou mais dutos ou canais internos e / ou no exterior da pluralidade de objetos discretos inclui conter a atmosfera dentro de um ou mais canais internos e / ou no exterior da pluralidade de objetos discretos; fazer circular a atmosfera contida de CO, e/ou de vapor de água; remover ou adicionar vapor de água da ou na atmosfera contida; e aquecer a atmosfera contida.[019] In certain forms of incorporation, maintaining an atmosphere of CO, and / or water vapor in one or more internal ducts or channels and / or outside the plurality of discrete objects includes containing the atmosphere within one or more channels internal and / or external of the plurality of discrete objects; circulating the contained atmosphere of CO and / or water vapor; removing or adding water vapor from or in the contained atmosphere; and heat the contained atmosphere.
[020] Em ainda outro aspecto, a invenção geralmente se refere a um artigo preparado por um processo aqui descrito. O artigo da invenção pode ser de qualquer tamanho ou formato adequado, ou para quaisquer propósitos adequados, sendo por exemplo selecionados a partir de lajotas, blocos, telhas, lajes de núcleo oco, objetos pré-moldados de concreto com ou sem reforço.[020] In yet another aspect, the invention generally relates to an article prepared by a process described herein. The article of the invention can be of any suitable size or shape, or for any suitable purpose, for example being selected from tiles, blocks, tiles, hollow core slabs, precast concrete objects with or without reinforcement.
[021] Os objetivos e características da invenção podem ser melhor compreendidos com referência aos desenhos descritos abaixo, e às reivindicações. Os desenhos não estão necessariamente em escala, enfatizando geralmente a ilustração dos princípios da invenção. Nos desenhos, números iguais são usados para indicarem partes iguais nas diversas vistas. - A fia. 1 é um diagrama de fases de pressão - temperatura ilustrando as fases presentes na reação reversível de CaCO3 + SIO7 <> CaSiO; (silicato de cálcio) + CO>; - A fig. 2 é um diagrama de fases de pressão - temperatura ilustrando as fases presentes na reação reversível de 3CaCO3 + 2CaSiO3 <> 2Ca2SiO4 e CaCO3 + CO>;[021] The objectives and characteristics of the invention can be better understood with reference to the drawings described below, and to the claims. The drawings are not necessarily to scale, generally emphasizing the illustration of the principles of the invention. In the drawings, equal numbers are used to indicate equal parts in the different views. - The wire. 1 is a pressure - temperature phase diagram illustrating the phases present in the reversible reaction of CaCO3 + SIO7 <> CaSiO; (calcium silicate) + CO>; - Fig. 2 is a pressure - temperature phase diagram illustrating the phases present in the reversible reaction of 3CaCO3 + 2CaSiO3 <> 2Ca2SiO4 and CaCO3 + CO>;
- A fig. 3 é um diagrama de fases do sistema de CaO-SiO02-CO> a uma pressão de 1 kilobar- Fig. 3 is a phase diagram of the CaO-SiO02-CO> system at a pressure of 1 kilometer
(1019,72 kgf/cm?);(1019.72 kgf / cm?);
- A fig. 4 é um diagrama de fases de pressão - temperatura ilustrando as fases presentes na reação reversível de MgO + CO?r <> MgCO;3;- Fig. 4 is a pressure - temperature phase diagram illustrating the phases present in the reversible reaction of MgO + CO? R <> MgCO; 3;
- A figa. 5 é um diagrama de fases de pressão - temperatura ilustrando as curvas de equilíbrio para a reação reversível de MgO + CO; <&> MgCO;3 em função da proporção de- The fig. 5 is a pressure - temperature phase diagram illustrating the equilibrium curves for the reversible reaction of MgO + CO; <&> MgCO; 3 as a function of the proportion of
CO, em um gás inerte;CO, in an inert gas;
- A fig. 6 é um diagrama de fases de temperatura - composição ilustrando as regiões de estabilidade para várias fases no sistema de CaCO3-MgCO3;- Fig. 6 is a temperature phase diagram - composition illustrating the stability regions for various phases in the CaCO3-MgCO3 system;
- A fig. 7 é um diagrama de tetraedro mostrando as relações de fase entre os compostos- Fig. 7 is a tetrahedron diagram showing the phase relationships between the compounds
CaO, MgO, SiO> e CO;», ilustrando a região deficiente em CO> abaixo dos planos de Cc-Di-CaO, MgO, SiO> and CO; ', illustrating the region deficient in CO> below the Cc-Di-
Wo e de Cc-Wo-Mo (sombreado), onde Cc denota calcita, Wo denota wollastonita, Ak denota Akermanita, Di denota Diopsida, e Mo denota Monticellita (CaMgSiO4);Wo and Cc-Wo-Mo (shaded), where Cc denotes calcite, Wo denotes wollastonite, Ak denotes Akermanite, Di denotes Diopsida, and Mo denotes Monticellita (CaMgSiO4);
- A fig. 8 é um diagrama de fases de pressão - temperatura ilustrando as relações de fase entre os compostos CaO, MgO, SiO7 e CO>, com curvas univariantes que emanam do ponto invariante quaternário envolvendo as fases calcita (Cc), diopsida (Di), forsterita- Fig. 8 is a pressure-temperature phase diagram illustrating the phase relationships between the compounds CaO, MgO, SiO7 and CO>, with univariate curves emanating from the quaternary invariant point involving the calcite (Cc), diopside (Di), forsterite phases
(Fo), monticellita (Mo), akermanita (Ak) e CO>; o detalhe no canto inferior direito da figura é o diagrama de fases para os três sistemas compostos de CaCO3, MgO e SiO>;(Fo), monticellite (Mo), akermanite (Ak) and CO>; the detail in the lower right corner of the figure is the phase diagram for the three systems composed of CaCO3, MgO and SiO>;
- A figa. 9 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de material compósito com- The fig. 9 is a schematic diagram of a composite material curing chamber with
CO, que provê umidificação de acordo com os princípios da invenção;CO, which provides humidification according to the principles of the invention;
- A fia. 10 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura com múltiplos métodos de controle de umidade tendo a capacidade de controlar e reabastecer CO, usando fluxo constante ou regulação de pressão, e que podem controlar a temperatura de acordo com os princípios da invenção;- The wire. 10 is a schematic diagram of a curing chamber with multiple moisture control methods having the ability to control and replenish CO, using constant flow or pressure regulation, and which can control the temperature according to the principles of the invention;
- As figs. 11(a) a 11(c) são ilustrações esquemáticas de seções transversais de elementos de ligação de acordo com formas de incorporação exemplificativas da presente invenção,- Figs. 11 (a) to 11 (c) are schematic illustrations of cross sections of connecting elements according to exemplary embodiments of the present invention,
incluindo três morfologias de núcleo exemplificativas: (a) fibrosa, (b) elíptica e (c)including three exemplary core morphologies: (a) fibrous, (b) elliptical and (c)
equiaxial;equiaxial;
- As figs. 12(a) a 12(f) são ilustrações esquemáticas da vista lateral e da seção transversal de materiais compósitos de acordo com formas de incorporação exemplificativas da presente invenção, ilustrando (a) elementos de ligação em formato de fibra orientados em uma dimensão (1D) em uma matriz de ligação diluída (os elementos de ligação não estão se tocando), (b) elementos de ligação em formato de plaquetas orientados em duas dimensões (2D) em uma matriz de ligação diluída (os elementos de ligação não estão se tocando), (c) elementos de ligação em formato de plaquetas orientados em três dimensões (3D) em uma matriz de ligação diluída (os elementos de ligação não estão se tocando), (d) elementos de ligação em formato de plaquetas orientados aleatoriamente em uma matriz de ligação diluída (os elementos de ligação não estão se tocando), em que os materiais compósitos incluem a matriz de ligação e componentes de enchimento tais como polímeros, metais, partículas inorgânicas, agregados etc., (e) uma matriz de ligação concentrada (com uma fração de volume suficiente para estabelecer uma rede de percolação) de elementos de ligação, onde a matriz está orientada em 3D, e (f) uma matriz de ligação concentrada (com uma fração de volume suficiente para estabelecer uma rede de percolação) de elementos de ligação orientados aleatoriamente, em que podem ser incluídos componentes de enchimento, tais como polímeros, metais, partículas inorgânicas, agregados etc.;- Figs. 12 (a) to 12 (f) are schematic illustrations of the side view and the cross section of composite materials according to exemplary embodiments of the present invention, illustrating (a) fiber-shaped connecting elements oriented in one dimension (1D ) in a diluted connection matrix (the connection elements are not touching), (b) platelet-shaped connection elements oriented in two dimensions (2D) in a diluted connection matrix (the connection elements are not touching) ), (c) platelet-shaped connection elements oriented in three dimensions (3D) in a diluted connection matrix (the connection elements are not touching), (d) platelet-shaped connection elements randomly oriented in a diluted bonding matrix (bonding elements are not touching), where the composite materials include the bonding matrix and filler components such as polymers, metals, inorganic particles, aggregates etc., (e) a concentrated bonding matrix (with a fraction of volume sufficient to establish a percolation network) of connecting elements, where the matrix is oriented in 3D, and (f) a concentrated bonding matrix (with a fraction of volume sufficient to establish a percolation network) of randomly oriented connection elements, in which filler components such as polymers, metals, inorganic particles, aggregates, etc .;
- A fig. 13 mostra imagens exemplificativas de um exemplo de elementos de ligação, em que (a) a (c) ilustram o mapeamento químico de espectroscopia de energia dispersiva (EDS - Energy Dispersive Spectroscopy) de raios X de uma matriz de ligação de acordo com uma forma de incorporação exemplificativa da presente invenção, ilustrando o mapa de superposição de Si (a) e Ca (b); em (c) as regiões de CaSiO, SiO, e CaCO;3 são referenciadas por setas; as partículas do núcleo da wollastonita (CaSiO3) em formato de fibras estão encapsuladas por regiões ricas em SiO, e envolvidas por partículas de CaCO;; - A fig. 14 mostra uma forma de incorporação exemplificativa em que uma pluralidade de objetos discretos (201) são moldados a seco sobre uma placa (202) e dispostos dentro de um envelope ou câmara (203); o fluxo de fluido é direcionado entre um ou mais dutos ou canais (101), e entre o exterior da pluralidade de objetos discretos e o envelope ou câmara (102), e entre o exterior da pluralidade de objetos de concreto discretos e um componente de câmara (103); neste exemplo, o componente de câmara é uma placa; outras formas de incorporação de componentes de câmara consistem em placas defletoras, placas direcionadoras e de regulagem de fluxo, componentes de prateleira, e estruturas similares; - A fig. 15 mostra uma fotografia exemplificativa de um sistema de cura com prateleira ajustável; a altura do canal entre a parte superior dos objetos de concreto e a parte inferior da próxima placa de produto (101) pode ser ajustada para alterar a velocidade do gás do processo (102); - A fig. 16 mostra um desenho ilustrativo de um sistema de cura exemplificativo com fluxo reversível; a direção do fluxo pode ser alterada para seguir as direções da seta (101) e da seta (102); o flixo e a direção do gás são controlados por um sistema de condicionamento externo conectado ao sistema nos flanges (103) indicados; - A fig. 17 mostra uma vista ampliada exemplificativa de um sistema de cura com fluxo reversível; o plenum de entrada de gás é concebido para que o fluxo seja distribuído para os canais entre os objetos de concreto (101) e os canais formados pelas superfícies externas dos objetos de concreto e pelas paredes da câmara (102); - Afig. 18 mostra uma laje de núcleo oco exemplificativa feita de acordo com a invenção; - A fig. 19 representa uma forma de incorporação exemplificativa da invenção, em que o fluxo de gás de CO, e o vapor de água podem ser controlados de modo a oscilarem em duas direções ao passarem através dos dutos ou canais internos e em torno das superfícies externas, para estabelecer uma simetria espelhada média no tempo ao longo do comprimento, mantendo a simetria espelhada de um lado para o outro; essas simetrias reduzem os efeitos dos gradientes de temperatura e de composição do gás que surgem durante o processo de cura; - A fig. 20 ilustra uma medição exemplificativa da umidade da câmara nas paredes de extremidade, feita por sensores Vaisala ao longo da cura, bem como da quantidade acumulada de água condensada coletada ao longo do comprimento; - A fig. 21 mostra uma imagem exemplificativa do aparelho de cura para curar uma moldagem de núcleo oco seco; - A fig. 22 mostra uma moldagem de núcleo oco exemplificativa que foi curada no aparelho da fig. 21.- Fig. 13 shows example images of an example of connecting elements, in which (a) to (c) illustrate the chemical mapping of X-ray dispersive energy spectroscopy (EDS - Energy Dispersive Spectroscopy) of a binding matrix according to a shape of exemplary embodiment of the present invention, illustrating the Si (a) and Ca (b) overlay map; in (c) the regions of CaSiO, SiO, and CaCO; 3 are indicated by arrows; the particles of the wollastonite core (CaSiO3) in fiber form are encapsulated by regions rich in SiO, and surrounded by particles of CaCO ;; - Fig. 14 shows an exemplary embodiment in which a plurality of discrete objects (201) are dry-molded on a plate (202) and arranged within an envelope or chamber (203); the fluid flow is directed between one or more ducts or channels (101), and between the exterior of the plurality of discrete objects and the envelope or chamber (102), and between the exterior of the plurality of discrete concrete objects and a component of chamber (103); in this example, the camera component is a plate; other forms of incorporation of chamber components consist of deflector plates, directional and flow regulation plates, shelf components, and similar structures; - Fig. 15 shows an exemplary photograph of a curing system with an adjustable shelf; the height of the channel between the top of the concrete objects and the bottom of the next product plate (101) can be adjusted to change the speed of the process gas (102); - Fig. 16 shows an illustrative drawing of an exemplary curing system with reversible flow; the flow direction can be changed to follow the directions of the arrow (101) and the arrow (102); the flix and the direction of the gas are controlled by an external conditioning system connected to the system on the indicated flanges (103); - Fig. 17 shows an example enlarged view of a reversible flow curing system; the gas inlet plenum is designed so that the flow is distributed to the channels between the concrete objects (101) and the channels formed by the external surfaces of the concrete objects and the walls of the chamber (102); - Afig. 18 shows an exemplary hollow core slab made according to the invention; - Fig. 19 represents a form of exemplary embodiment of the invention, in which the flow of CO gas and water vapor can be controlled so that they oscillate in two directions when passing through internal ducts or channels and around external surfaces, to establish an average mirrored symmetry over time along the length, maintaining the mirrored symmetry from one side to the other; these symmetries reduce the effects of temperature and gas composition gradients that arise during the curing process; - Fig. 20 illustrates an exemplary measurement of the humidity of the chamber on the end walls, made by Vaisala sensors along the curing, as well as of the accumulated amount of condensed water collected along the length; - Fig. 21 shows an exemplary image of the curing apparatus for curing a dry hollow core impression; - Fig. 22 shows an exemplary hollow core impression that has been cured in the apparatus of fig. 21.
[022] A invenção provê objetos de concreto excepcionais possuindo excelentes características físicas e de desempenho, correspondendo ou sendo superiores àquelas dos objetos de concreto existentes. Os objetos de concreto da invenção podem ser facilmente produzidos a partir de matérias primas de baixo custo amplamente disponíveis, por meio de um processo adequado para produção em larga escala tendo melhor consumo de energia, um ciclo de produção reduzido (por exemplo, menor tempo de cura), e uma pegada ecológica de carbono mais desejável. O método de produção do invento consome grandes quantidades de CO>, resultando em um produto com CO, sequestrado e tornando-o assim neutro em termos de carbono e amigável para o ambiente. Os objetos de concreto aqui mencionados se referem a objetos e artigos tendo geometrias típicas para o mercado consumidor, incluindo, mas sem estarem limitados a: lajotas, tijolos, paredes de retenção segmentadas, lajes de pedra moldadas a úmido, unidades de alvenaria de concreto (UACs), ou objetos de concreto com núcleo oco. Os objetos de núcleo oco se referem aqui a objetos e artigos tendo núcleos ou canais ocos, ou sendo de qualquer forma ocos (por exemplo, para reduzir distâncias de difusão e facilitar a cura).[022] The invention provides exceptional concrete objects having excellent physical and performance characteristics, corresponding to or being superior to those of existing concrete objects. The concrete objects of the invention can be easily produced from low-cost, widely available raw materials, through a process suitable for large-scale production with better energy consumption, a reduced production cycle (for example, shorter production time) and a more desirable carbon footprint. The production method of the invention consumes large amounts of CO>, resulting in a product with CO, sequestered and thus making it carbon neutral and friendly to the environment. The concrete objects mentioned here refer to objects and articles having typical geometries for the consumer market, including, but not limited to: tiles, bricks, segmented retaining walls, wet-molded stone slabs, concrete masonry units ( UACs), or hollow core concrete objects. Hollow-core objects refer here to objects and articles having hollow cores or channels, or being hollow in any way (for example, to reduce diffusion distances and facilitate healing).
[023] Os objetos de concreto da invenção podem ser utilizados como diversos componentes de construção, incluindo, por exemplo, pavimentos, pisos, telhados, paredes, portas, pistas, pontes, estruturas, calçadas, barreiras, revestimentos, fundações, cercas, barreiras contra som, tubos, bueiros, fossas sépticas, poços secos e drenos para chuva. Eles podem ser fabricados com ou sem elementos de reforço embutidos (por exemplo, pré-tensionados, e / ou pós-tensionados, e / ou protendidos), características essas que aumentam a capacidade e a durabilidade dos artigos. Os elementos de reforço, quando presentes, podem ser barras, fios ou cabos sólidos feitos com materiais tendo características desejadas, como por exemplo aço, materiais poliméricos, vidro, ou uma combinação dos mesmos.[023] The concrete objects of the invention can be used as several building components, including, for example, floors, floors, roofs, walls, doors, tracks, bridges, structures, sidewalks, barriers, coverings, foundations, fences, barriers against sound, pipes, manholes, septic tanks, dry wells and rain drains. They can be manufactured with or without built-in reinforcement elements (for example, pre-tensioned, and / or post-tensioned, and / or prestressed), characteristics that increase the capacity and durability of the articles. The reinforcement elements, when present, can be solid bars, wires or cables made of materials having desired characteristics, such as steel, polymeric materials, glass, or a combination thereof.
[024] Em um aspecto, a invenção geralmente se refere a um artigo de manufatura tendo um material compósito distribuído como uma pluralidade de objetos de concreto discretos. Um ou mais dutos ou canais ficam dispostos entre a, ou através da, pluralidade de objetos de concreto discretos, para formarem um sistema de transporte de fluido dentro de um ou mais dutos ou canais e / ou no exterior da pluralidade de objetos discretos. O material compósito inclui uma pluralidade de elementos de ligação, com cada elemento de ligação tendo um núcleo compreendendo principalmente silicato de cálcio, uma primeira camada ou camada interna rica em sílica, e uma segunda camada ou camada externa rica em carbonato de cálcio; e partículas de enchimento, compreendendo partículas de enchimento grossas e / ou partículas de enchimento finas. A pluralidade de elementos de ligação e a pluralidade de partículas de enchimento formam juntas uma ou mais matrizes de ligação, com os elementos de ligação e as partículas de enchimento ficando substancialmente e uniformemente dispersos nessas matrizes, ligados entre si.[024] In one aspect, the invention generally relates to an article of manufacture having a composite material distributed as a plurality of discrete concrete objects. One or more ducts or channels are arranged between, or through, the plurality of discrete concrete objects, to form a fluid transport system within one or more ducts or channels and / or outside the plurality of discrete objects. The composite material includes a plurality of bonding elements, with each bonding element having a core mainly comprising calcium silicate, a first layer or inner layer rich in silica, and a second layer or outer layer rich in calcium carbonate; and filler particles, comprising coarse filler particles and / or fine filler particles. The plurality of connecting elements and the plurality of filling particles together form one or more connecting matrices, with the connecting elements and the filling particles being substantially and uniformly dispersed in these matrices, connected together.
[025] Uma característica principal de um artigo da invenção é que os dutos ou canais (incluindo o espaço oco) criam volumes internos cujas espessuras são pequenas em comparação com o volume total do artigo. O acesso do fluido de cura às faces nos lados do volume interno aumenta significativamente a área da superfície sobre a qual o dióxido de carbono e a água devem se difundir para afetarem a cura. Além disso, para corpos monolíticos, os dutos ou canais reduzem o uso de material e o peso total do produto, resultando em economia de material e de outros custos associados com o transporte e a instalação.[025] A main feature of an article of the invention is that the ducts or channels (including the hollow space) create internal volumes whose thicknesses are small compared to the total volume of the article. Access of the curing fluid to the faces on the sides of the internal volume significantly increases the surface area over which carbon dioxide and water must diffuse to affect curing. In addition, for monolithic bodies, ducts or channels reduce the use of material and the total weight of the product, resulting in material savings and other costs associated with transportation and installation.
[026] Em certas formas de incorporação, a pluralidade de objetos de concreto discretos ficam dispostos dentro de uma câmara ou envelope. Para os propósitos desta invenção, os termos "câmara" e "envelope" são usados de forma intercambiável.[026] In certain forms of incorporation, the plurality of discrete concrete objects are arranged within a chamber or envelope. For the purposes of this invention, the terms "chamber" and "envelope" are used interchangeably.
[027] Objetos de concreto, quando produzidos em massa, podem ser dispostos e / ou orientados pelo processo de conformação ou durante o processo de carregamento da câmara de cura, para que as faces internas ou externas fiquem dispostas de modo a ser maximizada a exposição ao fluido de cura (por exemplo, CO, e vapor de água) e ser minimizada a distância de difusão de CO, e água em relação ao volume total dos objetos discretos. A disposição das faces interna ou externa dos objetos discretos em relação ao perfil de fluxo de fluido é uma consideração crítica para garantir um processo de cura uniforme e / ou rápido.[027] Concrete objects, when mass produced, can be arranged and / or oriented by the forming process or during the curing chamber loading process, so that the internal or external faces are arranged in order to maximize the exposure to the curing fluid (for example, CO, and water vapor) and the diffusion distance of CO, and water to the total volume of discrete objects is minimized. The arrangement of the internal or external faces of the discrete objects in relation to the fluid flow profile is a critical consideration to ensure a uniform and / or rapid curing process.
[028] Os objetos discretos podem ser dispostos em uma câmara de cura em relação ao perfil de fluxo de fluido para maximizar a difusão de dióxido de carbono e água. O espaçamento entre os objetos de concreto dispostos na câmara pode ser manipulado para criar canais paralelos ao fluxo de fluido, mantendo um envelope semelhante do volume de concreto. A concentração do fluxo de fluido nos canais onde as faces dos objetos discretos ficam expostas melhora a uniformidade e / ou a velocidade de cura. A geometria dos objetos discretos e o perfil do fluxo de fluido do sistema de cura determina o espaçamento ideal entre objetos, a orientação do objeto, e o espaçamento entre os objetos discretos e o sistema de distribuição de fluido, para induzir uma alta taxa de dióxido de carbono e de difusão de água através das faces dos objetos que formam canais.[028] Discrete objects can be arranged in a curing chamber in relation to the fluid flow profile to maximize the diffusion of carbon dioxide and water. The spacing between the concrete objects arranged in the chamber can be manipulated to create channels parallel to the fluid flow, maintaining an envelope similar to the volume of concrete. The concentration of fluid flow in the channels where the faces of the discrete objects are exposed improves uniformity and / or cure speed. The geometry of the discrete objects and the fluid flow profile of the curing system determines the ideal spacing between objects, the orientation of the object, and the spacing between the discrete objects and the fluid distribution system, to induce a high rate of dioxide carbon and water diffusion through the faces of the objects that form channels.
[029] A manipulação do espaçamento entre os objetos de concreto dispostos na câmara e os componentes da câmara, tais como prateleiras, placas e componentes de distribuição de fluido, tais como entradas e saídas de gás, plenums, ou placas perfuradas, podem criar canais entre as faces do objeto de concreto e os componentes da câmara.[029] The manipulation of the spacing between the concrete objects arranged in the chamber and the components of the chamber, such as shelves, plates and fluid distribution components, such as gas inlets and outlets, plenums, or perforated plates, can create channels between the faces of the concrete object and the chamber components.
[030] As faces dos objetos discretos próximos às características da câmara, tais como prateleiras, criam canais adjacentes aos, e / ou entre os, objetos discretos e a câmara, onde o fluxo de fluido é concentrado. A concentração do fluxo de fluido nos canais entre as faces do objeto discreto e os componentes da câmara melhora a uniformidade e a velocidade de cura. A geometria dos objetos discretos e o perfil de fluxo de fluido do sistema de cura determina a orientação ideal do objeto, o espaçamento entre os objetos discretos e os componentes da câmara, e o espaçamento entre os objetos discretos e o sistema de distribuição de fluido, para induzir altas taxas de difusão de dióxido de carbono e de água nas faces do objeto discreto que formam canais e nos componentes da câmara.[030] The faces of discrete objects close to the characteristics of the chamber, such as shelves, create channels adjacent to, and / or between, the discrete objects and the chamber, where the fluid flow is concentrated. The concentration of fluid flow in the channels between the faces of the discrete object and the chamber components improves uniformity and cure speed. The geometry of the discrete objects and the fluid flow profile of the curing system determines the ideal orientation of the object, the spacing between the discrete objects and the chamber components, and the spacing between the discrete objects and the fluid distribution system, to induce high diffusion rates of carbon dioxide and water on the faces of the discrete object that form channels and on the components of the chamber.
[031] Em certas formas de incorporação, cada um dentre a pluralidade de objetos de concreto discretos não compreende nenhum elemento de reforço.[031] In certain forms of incorporation, each of the plurality of discrete concrete objects does not include any reinforcement element.
[032] Em certas formas de incorporação, cada um da pluralidade de objetos de concreto discretos compreende um ou mais elementos de reforço nele embutidos.[032] In certain forms of incorporation, each of the plurality of discrete concrete objects comprises one or more elements of reinforcement embedded in it.
[033] Em certas formas de incorporação, os um ou mais elementos de reforço são selecionados a partir de barras, fios e cabos. As uma ou mais barras de reforço podem ser feitas de quaisquer materiais adequados, como por exemplo ferro, aço, materiais poliméricos, vidro, ou uma combinação dos mesmos.[033] In certain forms of incorporation, the one or more reinforcement elements are selected from bars, wires and cables. The one or more reinforcement bars can be made of any suitable materials, for example iron, steel, polymeric materials, glass, or a combination thereof.
[034] Em certas formas de incorporação, a pluralidade de elementos de ligação é transformada quimicamente a partir de uma composição de silicato de cálcio moído,[034] In certain embodiments, the plurality of bonding elements is chemically transformed from a ground calcium silicate composition,
incluindo um ou mais composições de wollastonita natural ou sintética, pseudo- wollastonita, rankinita, gehlenita, belita, alita e fase amorfa.including one or more compositions of natural or synthetic wollastonite, pseudo-wollastonite, rankinite, gehlenite, belite, alite and amorphous phase.
[035] Em certas formas de incorporação, o gás compreende dióxido de carbono. Em certas formas de incorporação, a pluralidade de elementos de ligação é preparada por uma transformação química a partir de silicato de cálcio moído, reagindo-o com CO, através de um processo controlado de sinterização em fase líquida hidrotérmica.[035] In certain forms of incorporation, the gas comprises carbon dioxide. In certain forms of incorporation, the plurality of connecting elements is prepared by a chemical transformation from ground calcium silicate, reacting it with CO, through a controlled hydrothermal liquid sintering process.
[036] Em certas formas de incorporação, o gás compreende dióxido de carbono. Em certas formas de incorporação, a pluralidade de elementos de ligação é transformada quimicamente a partir de um silicato de cálcio precursor diferente de wollastonita sintética ou de pseudo-wollastonita.[036] In certain forms of incorporation, the gas comprises carbon dioxide. In certain embodiments, the plurality of linkers is chemically transformed from a precursor calcium silicate other than synthetic wollastonite or pseudo-wollastonite.
[037] Em certas formas de incorporação, a proporção em peso entre elementos de ligação e partículas de enchimento é de cerca de 1:5.[037] In certain forms of incorporation, the weight ratio between connecting elements and filler particles is about 1: 5.
[038] Em certas formas de incorporação, a pluralidade de objetos de concreto distintos apresenta uma absorção de água inferior a cerca de 10%.[038] In certain forms of incorporation, the plurality of different concrete objects has a water absorption of less than about 10%.
[039] Em certas formas de incorporação, o sistema de transporte de fluido é adaptado para fazer fluir um gás através de um ou mais dutos ou canais e o exterior da pluralidade de objetos discretos.[039] In certain forms of incorporation, the fluid transport system is adapted to flow a gas through one or more ducts or channels and the exterior of the plurality of discrete objects.
[040] Em certas formas de incorporação, o fluido que flui através de um ou mais dutos ou canais e o exterior da pluralidade de objetos discretos muda sua direção pelo menos uma vez.[040] In certain forms of incorporation, the fluid that flows through one or more ducts or channels and the exterior of the plurality of discrete objects changes its direction at least once.
[041] Em certas formas de incorporação, o fluido que flui através de um ou mais dutos ou canais e o exterior da pluralidade de objetos discretos altera sua velocidade pelo menos uma vez.[041] In certain forms of incorporation, the fluid that flows through one or more ducts or channels and the exterior of the plurality of discrete objects changes its speed at least once.
[042] Em certas formas de incorporação, o sistema de transporte de fluido dentro ou no exterior da pluralidade de objetos discretos compreende um fluxo entre o envelope ou câmara ou um componente de câmara dentro do envelope ou câmara.[042] In certain forms of incorporation, the fluid transport system inside or outside the plurality of discrete objects comprises a flow between the envelope or chamber or a chamber component within the envelope or chamber.
[043] Qualquer composição de silicato de cálcio adequada pode ser utilizada como precursor para os elementos de ligação. Como usado aqui, o termo "composição de silicato de cálcio" se refere geralmente a minerais que ocorrem naturalmente ou materiais sintéticos, compreendendo um ou mais de um grupo de fases de silicato de cálcio,[043] Any suitable calcium silicate composition can be used as a precursor to the connecting elements. As used herein, the term "calcium silicate composition" generally refers to naturally occurring minerals or synthetic materials, comprising one or more of a group of calcium silicate phases,
incluindo CS (wollastonita ou pseudo-wollastonita, às vezes formulada como CaSiO3 ou CaO e SiO7), C3S2 (rankinita, às vezes, formulada como Ca3Si2O7 ou 3CaO e 2SiO>), C2S (belita, B-Ca2SiO4, ou larnita, B-Ca2SiO4, ou bredigita, o-Ca2SiO4 ou y-Ca2SiOs, às vezes formulada como Ca2SiOs ou 2CaO e SiO72), uma fase amorfa baseada em silicato de cálcio, cada um desses materiais podendo incluir um ou mais outros íons e óxidos metálicos (por exemplo, óxidos de alumínio, magnésio, ferro ou manganês) ou suas misturas, ou podendo incluir uma quantidade de silicato de magnésio nas formas natural ou sintética, variando desde quantidades vestigiais (1%) a cerca de 50% ou mais em peso.including CS (wollastonite or pseudo-wollastonite, sometimes formulated as CaSiO3 or CaO and SiO7), C3S2 (rankinite, sometimes formulated as Ca3Si2O7 or 3CaO and 2SiO>), C2S (belita, B-Ca2SiO4, or larnite, B- Ca2SiO4, or bredigita, o-Ca2SiO4 or y-Ca2SiOs, sometimes formulated as Ca2SiOs or 2CaO and SiO72), an amorphous phase based on calcium silicate, each of these materials may include one or more other metal ions and oxides (for example , aluminum, magnesium, iron or manganese oxides) or mixtures thereof, or may include an amount of magnesium silicate in natural or synthetic forms, ranging from trace amounts (1%) to about 50% or more by weight.
[044] As composições de silicato de cálcio podem conter fases amorfas de silicato de cálcio (não cristalino) além das fases cristalinas descritas acima. A fase amorfa pode adicionalmente incorporar íons de Al, Fe e Mg e outros íons de impurezas presentes nas matérias primas. As composições de silicato de cálcio também podem incluir pequenas quantidades residuais de CaO (cal) e de SiO> (sílica). A composição de silicato de cálcio também pode incluir pequenas quantidades de C3S (alita, Ca3SiOs).[044] Calcium silicate compositions may contain amorphous calcium silicate (non-crystalline) phases in addition to the crystalline phases described above. The amorphous phase can additionally incorporate ions of Al, Fe and Mg and other impurity ions present in the raw materials. Calcium silicate compositions can also include small residual amounts of CaO (lime) and SiO> (silica). The calcium silicate composition can also include small amounts of C3S (alite, Ca3SiOs).
[045] As composições de silicato de cálcio também podem incluir certas quantidades de fases inertes, tais como minerais do tipo melilita (melilita, ou gehlenita, ou akermanita) tendo a fórmula geral (Ca,Na,K)2[(Mg,Fe?*,Fe?*,AI,Si);O;], e minerais do tipo ferrita (ferrita, ou brownmillerita, ou C4AF) tendo a fórmula geral Cax(Al,Fe3*)Os. Em certas formas de incorporação, a composição de silicato de cálcio é composta apenas por fases amorfas. Em certas formas de incorporação, o silicato de cálcio compreende apenas fases cristalinas. Em certas formas de incorporação, parte da composição de silicato de cálcio existe em uma fase amorfa e parte existe em uma fase cristalina.[045] Calcium silicate compositions may also include certain amounts of inert phases, such as minerals of the melilite type (melilite, or gehlenite, or akermanite) having the general formula (Ca, Na, K) 2 [(Mg, Fe ? *, Fe? *, AI, Si); O;], and ferrite-type minerals (ferrite, or brownmillerite, or C4AF) with the general formula Cax (Al, Fe3 *) Os. In certain forms of incorporation, the calcium silicate composition is composed only of amorphous phases. In certain forms of incorporation, calcium silicate comprises only crystalline phases. In certain forms of incorporation, part of the calcium silicate composition exists in an amorphous phase and part exists in a crystalline phase.
[046] Deve ser notado que preferencialmente as composições de silicato de cálcio da invenção não se hidratam. No entanto, pequenas quantidades de fases de silicato de cálcio hidratável (por exemplo, C2S, C3S e CaO) podem estar presentes. C2S exibe uma cinética lenta de hidratação quando exposto à água, sendo rapidamente convertido em CaCO; durante os processos de cura com CO». C3S e CaO se hidratam rapidamente após a exposição à água e, portanto, devem ser limitados a <5% em massa.[046] It should be noted that preferably the calcium silicate compositions of the invention do not hydrate. However, small amounts of hydratable calcium silicate phases (for example, C2S, C3S and CaO) may be present. C2S exhibits slow hydration kinetics when exposed to water, being quickly converted to CaCO; during CO curing processes ». C3S and CaO hydrate quickly after exposure to water and therefore should be limited to <5% by mass.
[047] Em certas formas de incorporação preferidas, a proporção molar entre Ca elementar e Si elementar da composição de silicato de cálcio é igual a cerca de 0,80 até aproximadamente 1,20. Em certas formas de incorporação preferidas, a proporção molar entre Ca e Si da composição é igual a cerca de 0,85 até aproximadamente 1,15. Em certas formas de incorporação preferidas, a proporção molar entre Ca e Si da composição é igual a cerca de 0,90 até aproximadamente 1,10. Em certas formas de incorporação preferidas, a proporção molar entre Ca e Si da composição é igual a cerca de 0,95 até aproximadamente 1,05. Em certas formas de incorporação preferidas, a proporção molar entre Ca e Si da composição é igual a cerca de 0,98 até aproximadamente 1,02. Em certas formas de incorporação preferidas, a proporção molar entre Ca e Si da composição é igual a cerca de 0,99 até aproximadamente 1,01.[047] In certain preferred embodiments, the molar ratio of elemental Ca to elemental Si of the calcium silicate composition is about 0.80 to approximately 1.20. In certain preferred embodiments, the molar ratio of Ca to Si in the composition is about 0.85 to approximately 1.15. In certain preferred embodiments, the molar ratio of Ca to Si of the composition is about 0.90 to approximately 1.10. In certain preferred embodiments, the molar ratio of Ca to Si of the composition is about 0.95 to approximately 1.05. In certain preferred embodiments, the molar ratio of Ca to Si of the composition is about 0.98 to about 1.02. In certain preferred embodiments, the molar ratio of Ca to Si in the composition is about 0.99 to approximately 1.01.
[048] Os óxidos metálicos de Al, Fe e Mg contidos na composição de silicato de cálcio são geralmente controlados de modo a ficarem abaixo de aproximadamente 30%. Em certas formas de incorporação preferidas, a composição possui cerca de 20% ou menos de óxidos metálicos de Al, Fe e Mg em relação à massa total de óxido. Em certas formas de incorporação preferidas, a composição possui cerca de 15% ou menos de óxidos metálicos de Al, Fe e Mg em relação à massa total de óxido. Em certas formas de incorporação preferidas, a composição possui cerca de 12% ou menos de óxidos metálicos de Al, Fe e Mg em relação à massa total de óxido. Em certas formas de incorporação preferidas, a composição possui cerca de 10% ou menos de óxidos metálicos de Al, Fe e Mg em relação à massa total de óxido. Em certas formas de incorporação preferidas, a composição possui cerca de 5% ou menos de óxidos metálicos de Al, Fe e Mg em relação à massa total de óxido.[048] The metal oxides of Al, Fe and Mg contained in the calcium silicate composition are generally controlled so that they are below approximately 30%. In certain preferred embodiments, the composition contains about 20% or less of Al, Fe and Mg metal oxides relative to the total oxide mass. In certain preferred embodiments, the composition contains about 15% or less of Al, Fe and Mg metal oxides in relation to the total oxide mass. In certain preferred embodiments, the composition contains about 12% or less of Al, Fe and Mg metal oxides in relation to the total oxide mass. In certain preferred embodiments, the composition contains about 10% or less of Al, Fe and Mg metal oxides in relation to the total oxide mass. In certain preferred embodiments, the composition contains about 5% or less of metal oxides of Al, Fe and Mg relative to the total oxide mass.
[049] Cada uma dessas fases de silicato de cálcio é adequada para carbonatação com CO». Daqui em diante, as fases discretas de silicato de cálcio adequadas para carbonatação serão chamadas de fases reativas.[049] Each of these calcium silicate phases is suitable for carbonation with CO ». From now on, the discrete calcium silicate phases suitable for carbonation will be called reactive phases.
[050] As várias fases reativas podem ser responsáveis por quaisquer porções adequadas das fases reativas totais. Em certas formas de incorporação preferidas, as fases reativas de CS estão presentes em cerca de 10 até aproximadamente 60% em peso (por exemplo, cerca de 15% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 20% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 25% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 30% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 35% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 40% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 10% em peso até aproximadamente 50% em peso, cerca de 10% em peso até aproximadamente 40% em peso, cerca de 10% em peso até aproximadamente 30% em peso, cerca de 10% em peso até aproximadamente 25% em peso, cerca de 10% em peso até aproximadamente 20% em peso); de C3S2 em cerca de 5 até 50% em peso (por exemplo, cerca de 10% em peso a 50% em peso, cerca de 15% em peso a 50% em peso, cerca de 20% em peso à 50% em peso, cerca de 30% em peso a 50% em peso, cerca de 40 % em peso à 50% em peso, cerca de 5% em peso a 40% em peso, cerca de 5% em peso a 30% em peso, cerca de 5% em peso a 25% em peso, cerca de 5% em peso a 20% em peso, cerca de 5% em peso a 15% em peso); de C2S em cerca de 5% em peso até 60% em peso (por exemplo, cerca de 10% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 20% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 25% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 30% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 35% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 40% em peso até aproximadamente 60% em peso, cerca de 5% em peso até aproximadamente 50% em peso, cerca de 5% em peso até aproximadamente 40% em peso, cerca de 5% em peso até aproximadamente 30% em peso, cerca de 5% em peso até aproximadamente 25% em peso, cerca de 5% em peso até aproximadamente 20% em peso, cerca de 5º% em peso até aproximadamente 20% em peso); e de C em cerca de 0% em peso até 3% em peso (por exemplo, 0% em peso, 1% em peso ou menos, 2% em peso ou menos, 3% em peso ou menos, cerca de 1% em peso a 2% em peso, cerca de 1% em peso a 3% em peso, cerca de 2% em peso a 3% em peso).[050] The various reactive phases can be responsible for any suitable portions of the total reactive phases. In certain preferred embodiments, the reactive CS phases are present in about 10 to approximately 60% by weight (e.g., about 15% by weight to approximately 60% by weight, about 20% by weight to approximately 60%) % by weight, about 25% by weight up to approximately 60% by weight, about 30% by weight up to approximately 60% by weight, about 35% by weight up to approximately 60% by weight, about 40% by weight up to approximately 60% by weight, about 10% by weight to approximately 50% by weight, approximately 10% by weight to approximately 40% by weight, approximately 10% by weight to approximately 30% by weight, approximately 10% by weight. weight up to approximately 25% by weight, about 10% by weight to approximately 20% by weight); of C3S2 in about 5 to 50% by weight (for example, about 10% by weight to 50% by weight, about 15% by weight to 50% by weight, about 20% by weight to 50% by weight , about 30% by weight to 50% by weight, about 40% by weight to 50% by weight, about 5% by weight to 40% by weight, about 5% by weight to 30% by weight, about from 5% by weight to 25% by weight, about 5% by weight to 20% by weight, about 5% by weight to 15% by weight); of C2S by about 5% by weight to 60% by weight (for example, about 10% by weight to approximately 60% by weight, about 20% by weight to approximately 60% by weight, about 25% by weight up to approximately 60% by weight, approximately 30% by weight to approximately 60% by weight, approximately 35% by weight to approximately 60% by weight, approximately 40% by weight to approximately 60% by weight, approximately 5% by weight to approximately 50% by weight, approximately 5% by weight to approximately 40% by weight, approximately 5% by weight to approximately 30% by weight, approximately 5% by weight to approximately 25% by weight, approximately 5% by weight to approximately 20% by weight, about 5% by weight to approximately 20% by weight); and C by about 0% by weight to 3% by weight (eg 0% by weight, 1% by weight or less, 2% by weight or less, 3% by weight or less, about 1% by weight) weight at 2% by weight, about 1% by weight at 3% by weight, about 2% by weight at 3% by weight).
[051] Em certas formas de incorporação, as fases reativas compreendem uma fase amorfa baseada em silicato de cálcio, por exemplo, de cerca de 40% ou mais (por exemplo, aproximadamente 45% ou mais, cerca de 50% ou mais, aproximadamente 55% ou mais, cerca de 60% ou mais, aproximadamente 65% ou mais, cerca de 70% ou mais, aproximadamente 75% ou mais, cerca de 80% ou mais, aproximadamente 85% ou mais, cerca de 90% ou mais, aproximadamente 95% ou mais) em massa das fases totais. Deve ser notado que a fase amorfa pode adicionalmente incorporar íons de impureza presentes nas matérias primas.[051] In certain forms of incorporation, the reactive phases comprise an amorphous phase based on calcium silicate, for example, about 40% or more (for example, approximately 45% or more, about 50% or more, approximately 55% or more, about 60% or more, approximately 65% or more, about 70% or more, approximately 75% or more, about 80% or more, approximately 85% or more, about 90% or more approximately 95% or more) by weight of the total phases. It should be noted that the amorphous phase can additionally incorporate impurity ions present in the raw materials.
[052] As composições de silicato de cálcio da presente invenção são adequadas para carbonatação com CO>. Em particular, a composição de silicato de cálcio é apropriada para carbonatação com CO, a uma temperatura de cerca de 30 ºC até aproximadamente 90 ºC, para formar CaCO3 com ganho de massa de cerca de 20% ou mais. O ganho de massa reflete o sequestro líquido de CO> nos produtos carbonatados. Em certas formas de incorporação preferidas, a composição é adequada para carbonatação com CO; a uma temperatura de aproximadamente 30 ºC até cerca de 90 ºC (por ex., aproximadamente 40 ºC até cerca de 90 ºC, aproximadamente 50 ºC até cerca de 90 ºC, aproximadamente 60 ºC até cerca de 90 ºC, aproximadamente 30 ºC até cerca de 80 ºC, aproximadamente 30 ºC até cerca de 70 ºC, aproximadamente 30 ºC até cerca de 60 ºC, aproximadamente 40 ºC até cerca de 80 ºC, aproximadamente 40 ºC até cerca de 70 ºC, aproximadamente 40 ºC até cerca de 60 ºC), para formar CaCO3 com ganho de massa de 10% ou mais (por exemplo, 15% ou mais, 20% ou mais, 25% ou mais, 30% ou mais).[052] The calcium silicate compositions of the present invention are suitable for carbonation with CO>. In particular, the calcium silicate composition is suitable for carbonation with CO, at a temperature of about 30 ° C to approximately 90 ° C, to form CaCO3 with a mass gain of about 20% or more. The mass gain reflects the net sequestration of CO> in carbonated products. In certain preferred embodiments, the composition is suitable for carbonation with CO; at a temperature of approximately 30 ° C to about 90 ° C (eg, approximately 40 ° C to about 90 ° C, approximately 50 ° C to about 90 ° C, approximately 60 ° C to about 90 ° C, approximately 30 ° C to approximately 80 ºC, approximately 30 ºC to approximately 70 ºC, approximately 30 ºC to approximately 60 ºC, approximately 40 ºC to approximately 80 ºC, approximately 40 ºC to approximately 70 ºC, approximately 40 ºC to approximately 60 ºC), for form CaCO3 with a mass gain of 10% or more (for example, 15% or more, 20% or more, 25% or more, 30% or more).
[053] As composições precursoras de silicato de cálcio são tipicamente usadas na forma de pó tendo um tamanho médio de partícula (d50) de cerca de 8 um até aproximadamente cerca de 25 um, com 10% de partículas (d10) dimensionadas abaixo de aproximadamente 0,1 um até cerca de 3 um, e 90% das partículas (d90) dimensionadas acima de aproximadamente 35 um até cerca de 100 um.[053] Calcium silicate precursor compositions are typically used in powder form having an average particle size (d50) of about 8 µm to approximately about 25 µm, with 10% particles (d10) sized below approximately 0.1 µm to about 3 µm, and 90% of the particles (d90) sized above about 35 µm to about 100 µm.
[054] Em certas formas de incorporação, a proporção entre d90 e di0 é selecionada para permitir um melhor fluxo de pó ou uma diminuição da demanda de água para a moldagem. Em certas formas de incorporação, a proporção entre d50 e d10 é selecionada para permitir uma maior reatividade, melhor embalamento, ou menor demanda de água para a moldagem. Em certas formas de incorporação, a proporção entre d90 e d50 é selecionada para permitir uma maior reatividade, melhor embalamento, ou menor demanda de água para a moldagem.[054] In certain forms of incorporation, the ratio between d90 and di0 is selected to allow a better flow of powder or a decrease in the demand for water for molding. In certain forms of incorporation, the ratio between d50 and d10 is selected to allow for greater reactivity, better packaging, or less demand for water for molding. In certain forms of incorporation, the ratio between d90 and d50 is selected to allow for greater reactivity, better packaging, or less demand for water for molding.
[055] Quaisquer partículas de enchimento adequadas podem ser utilizadas, como por exemplo materiais contendo óxido de cálcio ou sílica. Partículas de enchimento exemplificativas incluem cal, quartzo (incluindo areia), wollastonita, xonotlita, xisto de óleo queimado, cinzas volantes ou vulcânicas, poeira acumulada de fornos, argila moída, pó de pedra-pomes. Materiais como resíduos industriais (por exemplo, cinzas volantes, escórias,[055] Any suitable filler particles can be used, for example materials containing calcium oxide or silica. Exemplary filler particles include lime, quartz (including sand), wollastonite, xonotlite, burnt oil shale, fly or volcanic ash, accumulated oven dust, ground clay, pumice powder. Materials such as industrial waste (for example, fly ash, slag,
fumo de sílica) também podem ser usados como enchimento. Em certas formas de incorporação preferidas, agregados leves, tais como perlita ou vermiculita, também podem ser utilizados como enchimento. Em certas formas de incorporação preferidas, as partículas de enchimento são feitas de um material rico em óxido de cálcio, tal como cal moída.silica smoke) can also be used as a filler. In certain preferred embodiments, light aggregates, such as perlite or vermiculite, can also be used as a filler. In certain preferred embodiments, the filler particles are made of a material rich in calcium oxide, such as ground lime.
[056] As partículas de enchimento compreendem óxido de cálcio ou sílica, e possuem um tamanho de partícula (d50) na faixa de cerca de 0,25 um a aproximadamente 200 um (por exemplo, cerca de 0,25 um a aproximadamente 150 um, cerca de 0,25 um à aproximadamente 100 um, cerca de 0,25 um à aproximadamente 50 um, cerca de 0,25 um à aproximadamente 20 um, cerca de 0,25 um a aproximadamente 10 um, cerca de 0,5 um a aproximadamente 200 um, cerca de 1 um a aproximadamente 200 um, cerca de pm a aproximadamente 200 um, cerca de 10 um a aproximadamente 200 um, cerca de 20 um a aproximadamente 200 um, cerca de 50 um a aproximadamente 200 um).[056] The filler particles comprise calcium oxide or silica, and have a particle size (d50) in the range of about 0.25 µm to approximately 200 µm (for example, about 0.25 µm to approximately 150 µm) , about 0.25 µm to approximately 100 µm, about 0.25 µm to approximately 50 µm, about 0.25 µm to approximately 20 µm, about 0.25 µm to approximately 10 µm, about 0.5 one to approximately 200 µm, about 1 µm to approximately 200 µm, about pm to approximately 200 µm, about 10 µm to approximately 200 µm, about 20 µm to approximately 200 µm, about 50 µm to approximately 200 µm) .
[057] Em certas formas de incorporação, as partículas de enchimento são selecionadas a partir de cinzas volantes, cinzas sedimentadas ou escórias, tendo tamanhos de partículas variando a partir de aproximadamente 0,5 um a cerca de 300 um (por exemplo, cerca de 1 um a aproximadamente 300 um, cerca de 5 um a aproximadamente 300 um, cerca de um a aproximadamente 300 um, cerca de 50 um a aproximadamente 300 um, cerca de 100 um à aproximadamente 300 um, cerca de 0,5 um à aproximadamente 200 um, cerca de 0,5 um à aproximadamente 100 um, cerca de 0,5 um à aproximadamente 50 um, cerca de 0,5 um à aproximadamente 20 um, cerca de 0,5 um a aproximadamente 10 um, cerca de 0,5 um a aproximadamente 5 um).[057] In certain forms of incorporation, filler particles are selected from fly ash, sediment ash or slag, having particle sizes ranging from approximately 0.5 µm to about 300 µm (for example, about 1 um to approximately 300 µm, about 5 µm to approximately 300 µm, about 1 to approximately 300 µm, about 50 µm to approximately 300 µm, about 100 µm to approximately 300 µm, about 0.5 µm to approximately 200 µm, about 0.5 µm to approximately 100 µm, about 0.5 µm to approximately 50 µm, about 0.5 µm to approximately 20 µm, about 0.5 µm to approximately 10 µm, about 0 µm , 5 µm to approximately 5 µm).
[058] Em formas de incorporação exemplificativas de carbonatação da composição de silicato de cálcio da invenção, as partículas de silicato de cálcio moídas utilizadas apresentam um tamanho de partícula tendo um diâmetro cumulativo de 10% maior que 1 um na distribuição de volume da distribuição de tamanho de partícula.[058] In exemplary embodiments of carbonation of the calcium silicate composition of the invention, the ground calcium silicate particles used have a particle size having a cumulative diameter of 10% greater than 1 µm in the volume distribution of the distribution of particle size.
[059] Em certas formas de incorporação, as partículas de enchimento são selecionadas a partir de calcário, miro-sílica e quartzo, tendo tamanhos de partícula variando a partir de cerca de 1 um a aproximadamente 500 pum (por exemplo, cerca de 1 um a aproximadamente 400 um, cerca de 1 um a aproximadamente 300 um, cerca de 1 um à aproximadamente 200 um, cerca de 1 um a aproximadamente 100 um, cerca de 1 um a aproximadamente 50 um, cerca de 1 um a aproximadamente 30 um, cerca de 5 um a aproximadamente 500 um, cerca de 10 um a aproximadamente 500 yum, cerca de 20 um a aproximadamente 500 um, cerca de 50 um a aproximadamente 500 um, cerca de 100 um a aproximadamente 500 um, cerca de 200 um a aproximadamente 500 um).[059] In certain forms of incorporation, filler particles are selected from limestone, microsilica and quartz, having particle sizes ranging from about 1 µm to approximately 500 µm (for example, about 1 µm) at approximately 400 µm, about 1 µm to approximately 300 µm, about 1 µm to approximately 200 µm, about 1 µm to approximately 100 µm, about 1 µm to approximately 50 µm, about 1 µm to approximately 30 µm, about 5 µm to approximately 500 µm, about 10 µm to approximately 500 µm, about 20 µm to approximately 500 µm, about 50 µm to approximately 500 µm, about 100 µm to approximately 500 µm, about 200 µm to approximately 500 µm).
[060] Em certas formas de incorporação, as partículas de enchimento são selecionadas a partir de agregados leves, tendo tamanhos de partículas variando a partir de cerca de 20 um à aproximadamente 500 um (por exemplo, cerca de 20 um a aproximadamente 400 um, cerca de 20 um a aproximadamente 300 um, cerca de 20 um a aproximadamente 200 um, cerca de 20 um a aproximadamente 100 um, cerca de 50 um a aproximadamente 500 um, cerca de 100 um a aproximadamente 500 um, cerca de 200 um a aproximadamente 500 um, cerca de 200 um a aproximadamente 500 um, cerca de 300 um a aproximadamente 500 um).[060] In certain forms of incorporation, filler particles are selected from light aggregates, having particle sizes ranging from about 20 µm to approximately 500 µm (for example, about 20 µm to approximately 400 µm, about 20 µm to approximately 300 µm, about 20 µm to approximately 200 µm, about 20 µm to approximately 100 µm, about 50 µm to approximately 500 µm, about 100 µm to approximately 500 µm, about 200 µm to approximately 500 µm, about 200 µm to approximately 500 µm, about 300 µm to approximately 500 µm).
[061] Em certas formas de incorporação, a mistura de controle é selecionada a partir de gluconato e sacarose. Em certas formas de incorporação, o agente de dispersão / modificação da viscosidade é um material baseado em policarboxilato.[061] In certain forms of incorporation, the control mixture is selected from gluconate and sucrose. In certain forms of incorporation, the viscosity dispersing / modifying agent is a material based on polycarboxylate.
[062] Em formas de incorporação exemplificativas, o silicato de cálcio moído é wollastonita moída, as partículas de material de enchimento compreendem calcário moído e sílica, o agente de ativação do é cal moído, a mistura de controle é um gluconato, o agente modificador de viscosidade é um material baseado em policarboxilato, e o agente de aeração é pasta de alumínio.[062] In exemplary forms of incorporation, the ground calcium silicate is ground wollastonite, the particles of filler material comprise ground limestone and silica, the activating agent is ground lime, the control mixture is a gluconate, the modifying agent viscosity is a material based on polycarboxylate, and the aeration agent is aluminum paste.
[063] Deve ser entendido que as composições, fases e métodos de silicato de cálcio aqui descritos podem ser adotados para usarem fases de silicato de magnésio em vez, ou além, das fases de silicato de cálcio. Conforme usado aqui, o termo "silicato de magnésio" se refere a minerais que ocorrem naturalmente ou materiais sintéticos, que são compostos por um ou mais de um grupo de compostos contendo magnésio e silício, incluindo, por exemplo, Mg2SiO4 (também conhecido como "fosterita”) e Mg3Si4O010(OH), (também conhecido como “talco”), tais materiais podendo incluir um ou mais outros íons e óxidos metálicos (por exemplo, óxidos de cálcio, alumínio, ferro ou manganês) ou suas misturas, ou podendo incluir uma certa quantidade de silicato de cálcio nas formas natural ou sintética, variando desde uma quantidade vestigial (1%) até cerca de 50% ou mais em peso.[063] It should be understood that the calcium silicate compositions, phases and methods described herein can be adopted to use magnesium silicate phases instead of, or in addition to, the calcium silicate phases. As used here, the term "magnesium silicate" refers to naturally occurring minerals or synthetic materials, which are composed of one or more of a group of compounds containing magnesium and silicon, including, for example, Mg2SiO4 (also known as " phosterite ”) and Mg3Si4O010 (OH), (also known as“ talc ”), such materials may include one or more other metal ions and oxides (for example, calcium, aluminum, iron or manganese oxides) or mixtures thereof, or include a certain amount of calcium silicate in natural or synthetic forms, ranging from a trace amount (1%) to about 50% or more by weight.
[064] O termo “quartzo”, conforme aqui utilizado, se refere a qualquer material baseado em SiO,, incluindo areias comuns (para construção e alvenaria), assim como vidro, e vidro reciclado. O termo também inclui quaisquer outros materiais naturais e sintéticos reciclados contendo quantidades significativas de SiOr (por exemplo, mica, às vezes formulada como KAI(AISI2010)(OH),.[064] The term “quartz”, as used here, refers to any material based on SiO, including common sands (for construction and masonry), as well as glass, and recycled glass. The term also includes any other recycled natural and synthetic materials containing significant amounts of SiOr (for example, mica, sometimes formulated as KAI (AISI2010) (OH) ,.
[065] Em outro aspecto, a invenção se refere geralmente a um sistema para fabricar um artigo. O sistema inclui um envelope ou câmara, tendo nele encerrado um material compósito distribuído como uma pluralidade de objetos de concreto discretos. Um ou mais dutos ou canais ficam dispostos entre a, ou através da, pluralidade de objetos de concreto discretos, formando um sistema de transporte de fluido dentro de um ou mais dutos e canais e no exterior da pluralidade dos objetos discretos. O sistema também inclui opcionalmente uma ou mais placas nas quais a pluralidade de objetos de concreto discretos são colocados, e uma ou mais prateleiras, lonas, paredes ou painéis tendo faces planas, achatadas, convexas ou côncavas, que formam um ou mais dutos ou canais e facilitam um perfil de fluxo de fluido no sistema de transporte de fluido.[065] In another aspect, the invention generally relates to a system for making an article. The system includes an envelope or chamber, containing a composite material distributed in it as a plurality of discrete concrete objects. One or more ducts or channels are arranged between, or through, the plurality of discrete concrete objects, forming a fluid transport system within one or more ducts and channels and outside the plurality of discrete objects. The system also optionally includes one or more slabs on which the plurality of discrete concrete objects are placed, and one or more shelves, tarpaulins, walls or panels having flat, flat, convex or concave faces, which form one or more ducts or channels and facilitate a fluid flow profile in the fluid transport system.
[066] Em certas formas de incorporação, o sistema inclui um componente de distribuição de fluido que controla o perfil de fluxo de fluido de pelo menos uma porção do envelope ou câmara.[066] In certain forms of incorporation, the system includes a fluid distribution component that controls the fluid flow profile of at least a portion of the envelope or chamber.
[067] Em certas formas de incorporação, o sistema inclui um componente de distribuição de fluido que controla o perfil de fluxo de fluido ao longo do envelope ou câmara.[067] In certain forms of incorporation, the system includes a fluid distribution component that controls the fluid flow profile along the envelope or chamber.
[068] Em certas formas de incorporação, o componente de distribuição de fluido que controla o perfil de fluxo de fluido ao longo do envelope ou câmara altera a direção do fluxo de gás pelo menos uma vez.[068] In certain forms of incorporation, the fluid distribution component that controls the fluid flow profile along the envelope or chamber changes the direction of the gas flow at least once.
[069] Em certas formas de incorporação, o componente de distribuição de fluido que controla o perfil de fluxo de fluido ao longo do envelope ou câmara altera a velocidade do fluxo de gás pelo menos uma vez.[069] In certain forms of incorporation, the fluid distribution component that controls the fluid flow profile along the envelope or chamber changes the speed of the gas flow at least once.
[070] Em certas formas de incorporação, o componente de distribuição de fluido compreende uma ou mais entradas, saídas, plenums, ou placas perfuradas, ou suas combinações.[070] In certain forms of incorporation, the fluid distribution component comprises one or more inlets, outlets, plenums, or perforated plates, or combinations thereof.
[071] Em certas formas de incorporação, o envelope ou câmara é feito de um material selecionado a partir de um metal, liga, plástico, polímero, compósito polimérico, compósito cerâmico, ou combinações dos mesmos. Em algumas formas de incorporação, o envelope ou câmara é feito de material de concreto, ou de aço, lona, ou suas combinações.[071] In certain forms of incorporation, the envelope or chamber is made of a material selected from a metal, alloy, plastic, polymer, polymeric composite, ceramic composite, or combinations thereof. In some forms of incorporation, the envelope or chamber is made of concrete material, or steel, canvas, or combinations thereof.
[072] Ainda em outro aspecto, a invenção se refere geralmente a um processo para a produção de um artigo de manufatura. O processo inclui misturar uma composição particulada e uma composição líquida para formar uma mistura; moldar, extrudar ou de outra maneira formar a mistura em um molde, para gerar um corpo verde moldado, extrudado, ou de outro modo formado, compreendendo uma pluralidade de objetos de concreto discretos, em que um ou mais dutos ou canais ficam dispostos entre a, ou através da, pluralidade de objetos de concreto discretos e o exterior da pluralidade de objetos discretos; manter uma atmosfera de CO, e / ou de vapor de água em um ou mais dutos ou canais internos e no exterior da pluralidade de objetos discretos; e curar a pluralidade de objetos discretos a uma temperatura na faixa de cerca de 20 ºC até aproximadamente 150 ºC durante cerca de 1 hora até aproximadamente 80 horas, sob uma atmosfera de água e / ou CO, tendo uma pressão dentro da faixa a partir da pressão ambiente atmosférica até cerca de 60 psi (4,22 kgf/cm2) acima da pressão ambiente, e tendo uma concentração de CO» variando de cerca de 10% até aproximadamente 90%.[072] In yet another aspect, the invention generally relates to a process for producing a manufacturing article. The process includes mixing a particulate composition and a liquid composition to form a mixture; mold, extrude or otherwise form the mixture in a mold, to generate a molded, extruded, or otherwise formed green body, comprising a plurality of discrete concrete objects, in which one or more ducts or channels are arranged between the , or through, the plurality of discrete concrete objects and the exterior of the plurality of discrete objects; maintain an atmosphere of CO, and / or water vapor in one or more internal ducts or channels and outside the plurality of discrete objects; and cure the plurality of discrete objects at a temperature in the range of about 20 ° C to approximately 150 ° C for about 1 hour to approximately 80 hours, under an atmosphere of water and / or CO, having a pressure within the range from atmospheric ambient pressure up to about 60 psi (4.22 kgf / cm2) above ambient pressure, and having a CO »concentration ranging from about 10% to approximately 90%.
[073] Em certas formas de incorporação, manter uma atmosfera de CO, e / ou de vapor de água em um ou mais dutos ou canais internos e / ou no exterior da pluralidade de objetos discretos inclui conter a atmosfera dentro de um ou mais canais internos e / ou no exterior da pluralidade de objetos discretos; fazer circular a atmosfera contida de CO, e/ou de vapor de água; remover ou adicionar vapor de água da ou à atmosfera contida; e aquecer a atmosfera contida.[073] In certain forms of incorporation, maintaining an atmosphere of CO, and / or water vapor in one or more internal ducts or channels and / or outside the plurality of discrete objects includes containing the atmosphere within one or more channels internal and / or external of the plurality of discrete objects; circulating the contained atmosphere of CO and / or water vapor; removing or adding water vapor from or to the contained atmosphere; and heat the contained atmosphere.
[074] Em certas formas de incorporação, manter uma atmosfera de CO, e / ou vapor de água em um ou mais dutos ou canais internos compreende alterar a direção ou a velocidade do fluxo de fluido de CO, e / ou de vapor de água pelo menos uma vez durante o período de cura do corpo.[074] In certain forms of incorporation, maintaining an atmosphere of CO, and / or water vapor in one or more internal ducts or channels involves changing the direction or speed of the flow of CO fluid, and / or water vapor at least once during the body's healing period.
[075] Em certas formas de incorporação, a composição particulada inclui um silicato de cálcio moído, compreendendo um ou mais materiais naturais ou sintéticos de wollastonita, pseudo-wollastonita, rankinita, gekinenita, belita e alita, tendo um tamanho médio de partícula na faixa de aproximadamente 1 um até cerca de 100 um, e com a composição líquida compreendendo água.[075] In certain forms of incorporation, the particulate composition includes a ground calcium silicate, comprising one or more natural or synthetic materials of wollastonite, pseudo-wollastonite, rankinite, gekinenite, belita and alita, having an average particle size in the range from about 1 µm to about 100 µm, and with the liquid composition comprising water.
[076] Em certas formas de incorporação, a cura da mistura moldada é realizada a uma temperatura igual ou menor do que cerca de 60 ºC durante aproximadamente 10 até cerca de 50 horas, sob vapor contendo água e CO, e tendo uma pressão atmosférica ambiente.[076] In certain forms of incorporation, curing of the molded mixture is carried out at a temperature equal to or less than about 60 ºC for approximately 10 to about 50 hours, under steam containing water and CO, and having an ambient atmospheric pressure .
[077] Em certas formas de incorporação, o silicato de cálcio moído é substancialmente aquele de wollastonita moída.[077] In certain forms of incorporation, the ground calcium silicate is substantially that of ground wollastonite.
[078] Em certas formas de incorporação, o processo inclui ainda incorporar um ou mais elementos de reforço na mistura.[078] In certain forms of incorporation, the process also includes incorporating one or more reinforcement elements in the mixture.
[079] As uma ou mais barras de reforço podem ser feitas de qualquer material adequado, como por exemplo ferro, aço, materiais poliméricos, vidro, ou uma combinação dos mesmos.[079] The one or more reinforcement bars can be made of any suitable material, such as iron, steel, polymeric materials, glass, or a combination thereof.
[080] Os um ou mais elementos de reforço podem ter qualquer tamanho e formato adequados, sendo por exemplo na forma de barras, fios e cabos.[080] The one or more reinforcement elements may be of any suitable size and shape, for example in the form of bars, wires and cables.
[081] Em ainda outro aspecto, a invenção se refere geralmente a um artigo preparado por um processo aqui descrito.[081] In yet another aspect, the invention generally relates to an article prepared by a process described herein.
[082] O artigo pode ser de qualquer tamanho ou formato adequados, ou ser para quaisquer propósitos adequados, sendo por exemplo selecionados a partir de lajotas, blocos, telhas, lajes de núcleo oco, e objetos de concreto pré-moldado com ou sem reforço.[082] The article can be of any suitable size or shape, or be for any suitable purpose, for example being selected from tiles, blocks, tiles, hollow core slabs, and precast concrete objects with or without reinforcement .
[083] Os um ou mais dutos ou canais (incluindo espaços ocos) representam um recurso importante e afetam as características gerais e o desempenho dos objetos discretos, incluindo o peso geral, as propriedades mecânicas e funcionalidades. Os objetos discretos, juntamente com os componentes da câmara e a própria câmara, podem formar qualquer número adequado de dutos ou canais em um padrão pré-concebido e tendo interconectividade. Esses dutos ou canais podem ter qualquer tamanho e formato adequado (por exemplo, circular, oval, poligonal, retangular ou quadrado). Eles podem ser dispostos em qualquer padrão ou interconectividade adequados.[083] The one or more ducts or channels (including hollow spaces) represent an important resource and affect the general characteristics and performance of discrete objects, including the overall weight, mechanical properties and functionality. The discrete objects, together with the components of the chamber and the chamber itself, can form any suitable number of ducts or channels in a pre-designed pattern and having interconnectivity. These ducts or channels can be of any suitable size and shape (for example, circular, oval, polygonal, rectangular or square). They can be arranged in any suitable pattern or interconnectivity.
[084] O número, formato, tamanho e configuração dos dutos e canais afetarão diversas propriedades mecânicas dos artigos de núcleo oco. Conforme aqui discutido em mais detalhes, o número, formato, tamanho e configuração dos dutos e canais também podem ser utilizados com vantagens na fabricação, por exemplo, para acelerar o processo de cura e obter uma cura mais uniforme.[084] The number, shape, size and configuration of the ducts and channels will affect various mechanical properties of hollow-core articles. As discussed in more detail here, the number, shape, size and configuration of the ducts and channels can also be used with advantages in manufacturing, for example, to accelerate the curing process and achieve a more uniform cure.
[085] O volume dos dutos ou canais pode ser responsável por qualquer fração adequada do volume da pluralidade de objetos discretos, dependendo da geometria do molde do produto e de quaisquer alterações pós-formadas no espaçamento do produto, por exemplo, de cerca de 5% em volume a aproximadamente 95% em volume (por exemplo, de cerca de 10% em volume a aproximadamente 95% em volume, de cerca de 20% em volume a aproximadamente 95% em volume, de cerca de 30% em volume a aproximadamente 95% em volume, de cerca de 50% em volume a aproximadamente 95% em volume, de cerca de 70% em volume a aproximadamente 95% em volume, de cerca de 5% em volume a aproximadamente 90% em volume, de cerca de 5% em volume a aproximadamente 70% em volume, de cerca de 5% em volume a aproximadamente 50% em volume, de cerca de 5% em volume a aproximadamente 30% em volume, de cerca de 5% em volume a aproximadamente 20% em volume) do volume total da pluralidade de objetos de concreto.[085] The volume of the ducts or channels can be responsible for any suitable fraction of the volume of the plurality of discrete objects, depending on the geometry of the product mold and any post-formed changes in the product spacing, for example, of about 5 % by volume to approximately 95% by volume (for example, from about 10% by volume to approximately 95% by volume, from about 20% by volume to approximately 95% by volume, from approximately 30% by volume to approximately 95% by volume, from about 50% by volume to approximately 95% by volume, from about 70% by volume to approximately 95% by volume, from about 5% by volume to approximately 90% by volume, from approximately 5% by volume to approximately 70% by volume, from approximately 5% by volume to approximately 50% by volume, from approximately 5% by volume to approximately 30% by volume, from approximately 5% by volume to approximately 20% volume) of the total volume of the plurality of concrete objects.
[086] Os objetos discretos da invenção podem ser fabricados em vários tamanhos e dimensões. A altura das lajotas típicas de moldagem a seco varia de 40 mm a 120 mm, e elas podem ser pressionadas em uma área de até 1,45 m x 1,45 m, resultando em uma distribuição de uma pluralidade de objetos de concreto tendo um volume de até 0,26 mê por placa de produção. Por exemplo, as unidades típicas de alvenaria de concreto (UACs) moldadas a seco apresentam 200 mm de altura e podem ser pressionadas em uma área de 1,45 m x 1,45 m, resultando na distribuição de uma pluralidade de objetos de concreto tendo um volume de até 0,43 m? por placa de produção. O número, formato, tamanho e configuração dos canais podem ser utilizados para aprimorarem o processo de fabricação, melhorando a velocidade e a uniformidade da cura.[086] The discrete objects of the invention can be manufactured in various sizes and dimensions. The height of typical dry molding tiles ranges from 40 mm to 120 mm, and they can be pressed in an area up to 1.45 mx 1.45 m, resulting in a distribution of a plurality of concrete objects having a volume up to 0.26 month per production plate. For example, typical dry-molded concrete masonry units (UACs) are 200 mm high and can be pressed in an area of 1.45 mx 1.45 m, resulting in the distribution of a plurality of concrete objects having a volume up to 0.43 m? per production plate. The number, shape, size and configuration of the channels can be used to improve the manufacturing process, improving the speed and uniformity of the cure.
[087] Em certas formas de incorporação em que os objetos discretos são lajotas, as dimensões estão na faixa de comprimento de 1" a 24" (2,5 a 61 cm), largura de 1" a 24" (2,5 a 61 cm), e altura de 0,5" a 6" (1,3 a 15,2 cm). Em certas formas de incorporação, as dimensões estão na faixa de comprimento de 4" a 12" (10,2 a 30,5 cm), largura de 4" a 12" (10,2 a 30,5 cm), e altura de 1,5" a 5" (3,8 a 12,7 cm).[087] In certain forms of incorporation in which the discrete objects are tiles, the dimensions are in the range of 1 "to 24" (2.5 to 61 cm), width of 1 "to 24" (2.5 to 61 cm), and height from 0.5 "to 6" (1.3 to 15.2 cm). In certain forms of incorporation, the dimensions are in the range from 4 "to 12" (10.2 to 30.5 cm), width from 4 "to 12" (10.2 to 30.5 cm), and height 1.5 "to 5" (3.8 to 12.7 cm).
[088] Em certas formas de incorporação em que os objetos discretos são blocos, as dimensões estão na faixa de 7 4/2" a 16" (19 a 40,6 cm) de comprimento, 3 1/2" a 12" (7,6 a 30,5 cm) de largura, e 4" a 16" (10,2 a 40,6 cm) de altura. Em certas formas de incorporação, as dimensões estão na faixa de 7 1/2" a 16" (19 a 40,6 cm) de comprimento, 3 1/2" a 12" (7,6 a 30,5 cm) de largura, e 6" a 12" (15,2 a 30,5 cm) de altura.[088] In certain forms of incorporation in which the discrete objects are blocks, the dimensions are in the range of 7 4/2 "to 16" (19 to 40.6 cm) in length, 3 1/2 "to 12" ( 7.6 to 30.5 cm) wide, and 4 "to 16" (10.2 to 40.6 cm) high. In certain forms of incorporation, the dimensions are in the range of 7 1/2 "to 16" (19 to 40.6 cm) in length, 3 1/2 "to 12" (7.6 to 30.5 cm) of wide, and 6 "to 12" (15.2 to 30.5 cm) high.
[089] Em certas formas de incorporação em que os objetos discretos são telhas, as dimensões estão na faixa de 2" a 24" (5,1 a 61 cm) de comprimento, 2" a 24" (5,1 a 61 cm) de largura, e 0,25" a 2" (0,6 a 5,1 cm) de espessura. Em certas formas de incorporação, as dimensões estão na faixa de 4" a 12" (10,2 a 30,5 cm) de comprimento, 4" a 12" (10,2 a 30,5 cm) de largura, e 0,25" a 1" (0,6 a 2,5 cm) de espessura.[089] In certain forms of incorporation in which the discrete objects are tiles, the dimensions are in the range of 2 "to 24" (5.1 to 61 cm) in length, 2 "to 24" (5.1 to 61 cm) ) wide, and 0.25 "to 2" (0.6 to 5.1 cm) thick. In certain forms of incorporation, the dimensions are in the range of 4 "to 12" (10.2 to 30.5 cm) long, 4 "to 12" (10.2 to 30.5 cm) wide, and 0 , 25 "to 1" (0.6 to 2.5 cm) thick.
[090] Em certas formas de incorporação em que os objetos discretos são lajes, as dimensões estão na faixa de 4" a 48" (10,2 a 122 cm) de comprimento, 4" a 48" (10,2 a 122 cm) de largura, e 1,5" a 5" (3,8 a 12,7 cm) de altura. Em certas formas de incorporação, as dimensões estão na faixa de 4" a 48" (10,2 a 122 cm) de comprimento, 4" a 48" (10,2 a 122 cm) de largura, e 1,5" a 5" (3,8 a 12,7 cm) de altura, e normalmente têm uma área maior que 144 polegadas quadradas (929 cm?).[090] In certain forms of incorporation in which the discrete objects are slabs, the dimensions are in the range of 4 "to 48" (10.2 to 122 cm) in length, 4 "to 48" (10.2 to 122 cm) ) wide, and 1.5 "to 5" (3.8 to 12.7 cm) high. In certain forms of incorporation, the dimensions are in the range of 4 "to 48" (10.2 to 122 cm) in length, 4 "to 48" (10.2 to 122 cm) in width, and 1.5 "to 5 "(3.8 to 12.7 cm) high, and usually have an area greater than 144 square inches (929 cm?).
[091] Os objetos discretos são tipicamente pressionados sobre uma placa de produção de maneira a maximizar o volume de concreto produzido por placa. Quando produtos de geometria lateral uniforme são produzidos, espaços paralelos são deixados entre os objetos, resultando em canais dispostos entre a pluralidade de objetos discretos. O número, formato, tamanho e configuração dos canais também pode ser utilizado com vantagens para a fabricação, por exemplo, para acelerar o processo de cura e obter uma cura mais uniforme.[091] Discrete objects are typically pressed onto a production slab in order to maximize the volume of concrete produced per slab. When products of uniform lateral geometry are produced, parallel spaces are left between the objects, resulting in channels arranged between the plurality of discrete objects. The number, shape, size and configuration of the channels can also be used with advantages for manufacturing, for example, to accelerate the curing process and achieve a more uniform cure.
[092] A pluralidade de objetos de concreto são carregados de uma maneira regular na câmara. Em algumas formas de incorporação, a câmara de cura forma a câmara ou envelope. Dentro da câmara, as placas são empilhadas e dispostas para a cura. Dentro da câmara, a orientação e o espaçamento das placas podem ser manipulados para produzir canais que consistem de um plano externo da pluralidade de objetos discretos, consistindo de um certo número de faces individuais dos objetos, e de um componente da câmara, tal como outra placa de produção empilhada, onde o fluxo de fluido pode ser direcionado. À geometria dos objetos discretos e o perfil do fluxo de fluido da câmara de cura determina a orientação ideal do objeto, o espaçamento entre os objetos e dos componentes da câmara, e o espaçamento entre os objetos e o sistema de distribuição de fluido, para induzir altas taxas de difusão de dióxido de carbono e de água através das faces do objeto formadoras de canal.[092] The plurality of concrete objects are regularly loaded into the chamber. In some forms of incorporation, the curing chamber forms the chamber or envelope. Inside the chamber, the plates are stacked and arranged for curing. Within the chamber, the orientation and spacing of the plates can be manipulated to produce channels that consist of an outer plane of the plurality of discrete objects, consisting of a number of individual faces of the objects, and a component of the chamber, like another stacked production plate, where fluid flow can be directed. The geometry of the discrete objects and the fluid flow profile of the curing chamber determine the ideal orientation of the object, the spacing between objects and chamber components, and the spacing between objects and the fluid distribution system, to induce high rates of diffusion of carbon dioxide and water through the faces of the channel forming object.
[093] Em certas formas de incorporação, o molde de concreto usado para produzir um conjunto de objetos discretos é modificado para alterar o espaçamento entre a pluralidade de objetos discretos de acordo com o perfil de distribuição de fluxo das câmaras, e melhorar as taxas de difusão de dióxido de carbono e de água através das faces dos objetos formadoras de canais.[093] In certain forms of incorporation, the concrete mold used to produce a set of discrete objects is modified to change the spacing between the plurality of discrete objects according to the flow distribution profile of the chambers, and to improve the rates of diffusion of carbon dioxide and water through the faces of channel-forming objects.
[094] Em certas formas de incorporação, os objetos discretos são separados ou de outra forma movidos após a operação de conformação, para alterar o espaçamento entre os objetos de concreto de acordo com o perfil de distribuição de fluxo das câmaras e melhorar as taxas de difusão de dióxido de carbono e de água nas faces dos objetos formadoras de canais.[094] In certain forms of incorporation, discrete objects are separated or otherwise moved after the forming operation, to change the spacing between the concrete objects according to the flow distribution profile of the chambers and to improve the rates of diffusion of carbon dioxide and water on the faces of channel-forming objects.
[095] Em certas formas de incorporação, o espaçamento da placa do produto e / ou à orientação da placa do produto podem ser ajustados em relação ao sistema de distribuição de fluido, para aumentar o fluxo de fluido através do canal criado pelo exterior das faces da pluralidade dos objetos discretos, e o envelope e a pluralidade dos objetos discretos e dos componentes da câmara. Isto aumenta as taxas de difusão de dióxido de carbono e de água entre as faces externas associadas da pluralidade dos objetos discretos e a câmara, e nas faces externas associadas da pluralidade dos objetos discretos e dos componentes da câmara.[095] In certain forms of incorporation, the spacing of the product plate and / or the orientation of the product plate can be adjusted in relation to the fluid distribution system, to increase the flow of fluid through the channel created by the exterior of the faces the plurality of discrete objects, and the envelope and plurality of discrete objects and components of the chamber. This increases the rates of diffusion of carbon dioxide and water between the associated outer faces of the plurality of discrete objects and the chamber, and on the associated outer faces of the plurality of discrete objects and the chamber components.
[096] Em certas formas de incorporação, a etapa de formar uma mistura inclui / envolve misturar agregados, areia, silicato de cálcio e água em um misturador. O misturador pode ser qualquer misturador do tipo normalmente usado na mistura de concreto convencional.[096] In certain forms of incorporation, the step of forming a mixture includes / involves mixing aggregates, sand, calcium silicate and water in a mixer. The mixer can be any mixer of the type normally used in conventional concrete mixing.
Os agregados, a areia e água suficiente para umedecer levemente os sólidos são vigorosamente misturados. Em seguida, o silicato de cálcio é adicionado ao lote juntamente com a água restante e quaisquer misturas. A mistura é vigorosamente misturada e a água é ajustada para atingir o nível de umidade desejado.The aggregates, sand and enough water to slightly moisten the solids are vigorously mixed. Then, the calcium silicate is added to the batch together with the remaining water and any mixtures. The mixture is vigorously mixed and the water is adjusted to achieve the desired moisture level.
[097] Em certas formas de incorporação preferidas, a etapa de moldar ou extrudar à mistura de borra em um molde configurado para gerar um corpo moldado ou extrudado, ou de outra maneira formado, tendo um ou mais dutos ou canais internos, inclui / envolve verter a mistura no molde ou na máquina de extrusão. Por exemplo, no caso de ser feita uma moldagem, a mistura pode sofrer vibração fazendo-se vibrar o molde ou inserindo-se hastes vibratórias na mistura dentro do molde, a fim de facilitar a remoção do ar aprisionado e promover o rearranjo das partículas para densificar a mistura. No caso de extrusão, a extrusora pode ser fixa ou móvel. Uma extrusora fixa empurra a mistura através dos canais que moldam a mistura no formato desejado, e promove o rearranjo das partículas para densificar o artigo. O artigo é empurrado para fora do molde dentro da extrusora, onde pode ser cortado no comprimento desejado, e o artigo é empilhado para cura. Uma extrusora móvel empurra a mistura contra um batente fixo e através dos canais que moldam a mistura no formato desejado. À medida que a mistura é empurrada contra o batente fixo, a pressão aumenta dentro da mistura, as partículas se rearranjam, e a mistura é densificada. À medida que mais e mais material é extrudado, a mistura compactada empurra a extrusora ao longo de um leito de extrusão.[097] In certain preferred embodiments, the step of molding or extruding the sludge mixture into a mold configured to generate a molded or extruded body, or otherwise formed, having one or more internal ducts or channels, includes / wraps pour the mixture into the mold or extrusion machine. For example, in the case of a molding, the mixture can be vibrated by vibrating the mold or by inserting vibrating rods into the mixture inside the mold, in order to facilitate the removal of trapped air and promote the rearrangement of the particles to densify the mixture. In the case of extrusion, the extruder can be fixed or mobile. A fixed extruder pushes the mixture through the channels that shape the mixture into the desired shape, and promotes the rearrangement of the particles to densify the article. The article is pushed out of the mold into the extruder, where it can be cut to the desired length, and the article is stacked for curing. A mobile extruder pushes the mixture against a fixed stop and through the channels that shape the mixture in the desired shape. As the mixture is pushed against the fixed stop, the pressure increases within the mixture, the particles rearrange, and the mixture is densified. As more and more material is extruded, the compacted mixture pushes the extruder along an extrusion bed.
[098] Em certas formas de incorporação preferidas, a etapa de manter uma atmosfera de CO, e vapor de água em um ou mais dutos ou canais internos inclui / envolve conter a atmosfera dentro dos dutos ou canais e / ou em torno do exterior do artigo; fazer circular a atmosfera contida de CO, e / ou de vapor de água; remover ou adicionar vapor de água da ou na atmosfera contida; e aquecer a atmosfera contida. Para obter uma cura rápida e/ou uniforme, o número, o formato, o tamanho e a configuração dos dutos e canais podem ser concebidos para aumentar a área de contato de CO» e de vapor de água com a parede do corpo extrudado. Geralmente, gradientes de temperatura e de concentração se desenvolvem na atmosfera contida e no próprio artigo à medida que a cura prossegue. Esses gradientes são reconhecidos e controlados para que seja obtida uma cura uniforme do artigo. O fluxo de gás de CO, e de vapor de água pode ser controlado, por exemplo, de maneira a oscilar em direções opostas para reverter os gradientes quando o fluxo passa pelos dutos ou canais internos e no exterior do artigo, de modo a que o efeito dos gradientes de temperatura e de concentração sejam médios ao longo do período de cura.[098] In certain preferred embodiments, the step of maintaining an atmosphere of CO, and water vapor in one or more internal ducts or channels includes / involves containing the atmosphere within the ducts or channels and / or around the outside of the article; circulating the contained atmosphere of CO and / or water vapor; removing or adding water vapor from or in the contained atmosphere; and heat the contained atmosphere. For fast and / or uniform curing, the number, shape, size and configuration of the ducts and channels can be designed to increase the contact area of CO »and water vapor with the extruded body wall. Generally, gradients of temperature and concentration develop in the contained atmosphere and in the article itself as curing proceeds. These gradients are recognized and controlled in order to achieve uniform curing of the article. The flow of CO gas and water vapor can be controlled, for example, in order to oscillate in opposite directions to reverse the gradients when the flow passes through the internal ducts or channels and outside the article, so that the effect of temperature and concentration gradients are average over the curing period.
[099] Em certas formas de incorporação preferidas, a etapa de manter uma atmosfera de CO, e de vapor de água em um ou mais canais dentro da pluralidade dos objetos de concreto, ou entre a pluralidade de objetos de concreto e o envelope, ou entre a pluralidade de objetos de concreto e um componente de câmara, inclui / envolve conter a atmosfera dentro dos canais e / ou em torno do exterior do objeto de concreto; fazer circular a atmosfera contida de CO, e / ou de vapor de água; remover ou adicionar vapor de água da ou na atmosfera contida; e aquecer a atmosfera contida.[099] In certain preferred embodiments, the step of maintaining an atmosphere of CO and water vapor in one or more channels within the plurality of concrete objects, or between the plurality of concrete objects and the envelope, or between the plurality of concrete objects and a chamber component, it includes / involves containing the atmosphere within the channels and / or around the exterior of the concrete object; circulating the contained atmosphere of CO and / or water vapor; removing or adding water vapor from or in the contained atmosphere; and heat the contained atmosphere.
[0100] Para obter uma cura rápida e / ou uniforme, o número, o formato, o tamanho e a configuração dos canais podem ser concebidos para aumentar a área de contato de CO, e de vapor de água com a parede do corpo extrudado. Geralmente, gradientes de temperatura e de concentração se desenvolvem na atmosfera contida e no próprio artigo à medida que a cura prossegue. Esses gradientes são reconhecidos e controlados para que seja obtida uma cura uniforme do artigo. O fluxo de gás de CO, e de vapor de água pode ser controlado, por exemplo, para que a direção do fluxo de gás seja revertida alternadamente de uma direção para outra para reverter os gradientes quando o fluxo passa pelos canais e no exterior das faces externas do artigo, de modo a que o efeito dos gradientes de temperatura e de concentração sejam médios ao longo do período de cura[0100] To obtain a quick and / or uniform cure, the number, shape, size and configuration of the channels can be designed to increase the contact area of CO and water vapor with the extruded body wall. Generally, gradients of temperature and concentration develop in the contained atmosphere and in the article itself as curing proceeds. These gradients are recognized and controlled in order to achieve uniform curing of the article. The flow of CO gas and water vapor can be controlled, for example, so that the direction of the gas flow is reversed alternately from one direction to another to reverse the gradients when the flow passes through the channels and outside the faces external parts of the article, so that the effect of temperature and concentration gradients are medium over the curing period
[0101] Em certas formas de incorporação preferidas, a etapa de cura do corpo moldado ou extrudado inclui / envolve o contato do artigo com uma atmosfera de CO, e / ou de vapor de água durante um período de tempo.[0101] In certain preferred embodiments, the curing step of the molded or extruded body includes / involves contacting the article with an atmosphere of CO, and / or water vapor over a period of time.
[0102] A temperatura e o tempo de cura podem ser ajustados de acordo com o produto final desejado, por exemplo, para uma temperatura na faixa de cerca de 20 ºC a aproximadamente 150 ºC (por exemplo, de cerca de 20 ºC a aproximadamente 140 ºC, de cerca de 20 ºC a aproximadamente 120 ºC, de cerca de 20 ºC a aproximadamente 100 ºC, de cerca de 20 ºC a aproximadamente 90 ºC, de cerca de 20 ºC a aproximadamente 80 ºC, de cerca de 20 ºC a aproximadamente 70 ºC, de cerca de 20 ºC a aproximadamente 60 ºC, de cerca de 30 ºC a aproximadamente 100 ºC, de cerca de 30 ºC a aproximadamente 90 ºC, de cerca de 30 ºC a aproximadamente 80 ºC, de cerca de ºC a aproximadamente 70 ºC, de cerca de 30 ºC a aproximadamente 60 ºC) durante cerca de 1 hora a aproximadamente 80 horas (por exemplo, durante cerca de 1 hora à aproximadamente 70 horas, durante cerca de 1 hora a aproximadamente 60 horas, durante cerca de 6 horas a aproximadamente 80 horas, durante cerca de 6 horas a aproximadamente 70 horas, durante cerca de 6 horas a aproximadamente 60 horas, durante cerca de 10 horas à aproximadamente 80 horas, durante cerca de 10 horas a aproximadamente 70 horas, durante cerca de 10 horas a aproximadamente 60 horas, durante cerca de 15 horas a aproximadamente 60 horas, durante cerca de 15 horas a aproximadamente 50 horas, durante cerca de 20 horas), sob uma atmosfera de água e CO».[0102] The temperature and curing time can be adjusted according to the desired final product, for example, to a temperature in the range of about 20 ° C to approximately 150 ° C (for example, from about 20 ° C to approximately 140 ° C) ºC, from about 20 ºC to approximately 120 ºC, from about 20 ºC to approximately 100 ºC, from about 20 ºC to approximately 90 ºC, from about 20 ºC to approximately 80 ºC, from about 20 ºC to approximately 70 ºC, from about 20 ºC to approximately 60 ºC, from approximately 30 ºC to approximately 100 ºC, from approximately 30 ºC to approximately 90 ºC, from approximately 30 ºC to approximately 80 ºC, from approximately ºC to approximately 70 ºC , from about 30 ° C to approximately 60 ° C) for about 1 hour to approximately 80 hours (for example, for about 1 hour to approximately 70 hours, for about 1 hour to approximately 60 hours, for about 6 hours at approximately 80 hours, for about 6 hours to approximately 70 hours, for c about 6 hours to approximately 60 hours, for about 10 hours to approximately 80 hours, for about 10 hours to approximately 70 hours, for about 10 hours to approximately 60 hours, for about 15 hours to approximately 60 hours, for about 15 hours to approximately 50 hours, for about 20 hours), under an atmosphere of water and CO '.
[0103] O ambiente de umidade relativa do processo de cura pode ser ajustado conforme o resultado desejado, por exemplo, variando de cerca de 10% até aproximadamente 98% (por exemplo, de cerca de 20% até aproximadamente 98%, de cerca de 30% até aproximadamente 98%, de cerca de 50% até aproximadamente 98%, de cerca de 80% até aproximadamente 98%, de cerca de 90% até aproximadamente 98%, de cerca de 10% até aproximadamente 90%, de cerca de 10% até aproximadamente 70%, de cerca de 10% até aproximadamente 50%, de cerca de 10% até aproximadamente 40%, de cerca de 10% até aproximadamente 30%, de cerca de 10% até aproximadamente 20%), e com uma pressão de CO, variando a partir da pressão atmosférica ambiente até aproximadamente 100 psi (7,03 kgf/cm2) acima da pressão atmosférica ambiente [por exemplo, a partir de aproximadamente a pressão atmosférica ambiente até cerca de 90 psi (6,33 kgf/cm2?) acima da pressão ambiente, a partir de aproximadamente a pressão atmosférica ambiente até cerca de 80 psi (5,62 kgf/cm?) acima da pressão ambiente, a partir de aproximadamente a pressão atmosférica ambiente até cerca de 70 psi (4,92 kgf/cm?) acima da pressão ambiente, a partir de aproximadamente a pressão atmosférica ambiente até cerca de 60 psi (4,22 kgf/cm2) acima da pressão ambiente, a partir de cerca de 20 psi (1,41 kgf/cm2) acima da pressão ambiente até cerca de 100 psi (7,03 kgf/cm?) acima da pressão ambiente, a partir de cerca de 30 psi (2,11 kgf/cm2) acima da pressão ambiente até cerca de 100 psi (7,03 kgf/cm?) acima da pressão ambiente], e tendo uma concentração de CO, variando de cerca de 10% a aproximadamente 90% e acima (por exemplo, cerca de 20% a aproximadamente 90%, cerca de 30% a aproximadamente 90%, cerca de 40% a aproximadamente 90%, cerca de 10% a aproximadamente 70%, cerca de 10% a aproximadamente 50%), para produzir um material compósito exibindo uma estrutura uniforme, homogênea e porosa.[0103] The relative humidity environment of the curing process can be adjusted according to the desired result, for example, ranging from about 10% to approximately 98% (for example, from about 20% to approximately 98%, from about 30% to approximately 98%, from about 50% to approximately 98%, from about 80% to approximately 98%, from about 90% to approximately 98%, from about 10% to approximately 90%, from approximately 10% to approximately 70%, from about 10% to approximately 50%, from about 10% to approximately 40%, from about 10% to approximately 30%, from about 10% to approximately 20%), and with a CO pressure, ranging from ambient atmospheric pressure to approximately 100 psi (7.03 kgf / cm2) above ambient atmospheric pressure [for example, from approximately ambient atmospheric pressure to approximately 90 psi (6.33 kgf / cm2?) above ambient pressure, from approximately ambient atmospheric pressure to about 8 0 psi (5.62 kgf / cm?) Above ambient pressure, from approximately ambient atmospheric pressure to about 70 psi (4.92 kgf / cm?) Above ambient pressure, from approximately atmospheric pressure ambient to about 60 psi (4.22 kgf / cm2) above ambient pressure, from about 20 psi (1.41 kgf / cm2) above ambient pressure to about 100 psi (7.03 kgf / cm ?) above ambient pressure, from about 30 psi (2.11 kgf / cm2) above ambient pressure to about 100 psi (7.03 kgf / cm?) above ambient pressure], and having a concentration CO, ranging from about 10% to approximately 90% and above (for example, about 20% to approximately 90%, about 30% to approximately 90%, about 40% to approximately 90%, about 10% approximately 70%, approximately 10% to approximately 50%), to produce a composite material exhibiting a uniform, homogeneous and porous structure.
[0104] Em produções exemplificativas, tal como em algumas formas de incorporação da invenção, os materiais utilizados são silicato de cálcio moído. Em formas de incorporação exemplificativas da composição de silicato de cálcio da invenção, as partículas de silicato de cálcio usadas apresentam um tamanho de partícula tendo um diâmetro cumulativo 10% maior que 1 um na distribuição de volume da distribuição do tamanho de partícula.[0104] In exemplary productions, as in some embodiments of the invention, the materials used are ground calcium silicate. In exemplary embodiments of the calcium silicate composition of the invention, the calcium silicate particles used have a particle size having a cumulative diameter 10% greater than 1 µm in the volume distribution of the particle size distribution.
[0105] O silicato de cálcio moído pode ter um tamanho médio de partícula de cerca de 1 um a aproximadamente 100 um (por exemplo, cerca de 1 um a aproximadamente 80 um, cerca de 1 um a cerca de 60 um, cerca de 1 um a aproximadamente 50 um, cerca de 1 um a aproximadamente 40 um, cerca de 1 um a aproximadamente 30 um, cerca de 1 um a aproximadamente 20 um, cerca de 1 um a aproximadamente 10 um, cerca de 5 um à aproximadamente 90 um, cerca de 5 um a aproximadamente 80 um, cerca de 5 um à aproximadamente 70 um, cerca de 5 um a aproximadamente 60 um, cerca de 5 um à aproximadamente 50 um, cerca de 5 um a aproximadamente 40 um, cerca de 10 um à aproximadamente 80 um, cerca de 10 um à aproximadamente 70 um, cerca de 10 um à aproximadamente 60 um, cerca de 10 um à aproximadamente 50 um, cerca de 10 um à aproximadamente 40 um, cerca de 10 um a aproximadamente 30 um, cerca de 10 um à aproximadamente 20 um, cerca de 1 um, 10 um, 15 pum, 20 pum, 25 pm, 30 um, 40 pum, 50 pum, 60 um, 70 um, 80 pum, 90 um, 100 um), uma densidade aparente de cerca de 0,5 g/mL a aproximadamente 3,5 g/mL (material solto, por exemplo, 0,5 g/mL, 1,0 g/mL, 1,5 g/mL, 2,0 g/mL, 2,5 g/mL, 2,8 g/mL, 3,0 g/mL, 3,5 g/mL), e cerca de 1,0 g/mL a aproximadamente 1,2 g/mL (batido), uma área de superfície de cerca de 1,5 m?/g à aproximadamente 3,5 m?/g (por exemplo, 1,5 m?/g, 2,0 m2/g, 2,3 m?/g, 2,5 m?/g, 2,8 m?/g, 3,0 m2/g, 3,2 m2/g, 3,5 m2/g).[0105] The ground calcium silicate can have an average particle size of about 1 µm to about 100 µm (e.g., about 1 µm to about 80 µm, about 1 µm to about 60 µm, about 1 µm). one to approximately 50 µm, about 1 µm to approximately 40 µm, about 1 µm to approximately 30 µm, about 1 µm to approximately 20 µm, about 1 µm to approximately 10 µm, about 5 µm to approximately 90 µm , about 5 µm to approximately 80 µm, about 5 µm to approximately 70 µm, about 5 µm to approximately 60 µm, about 5 µm to approximately 50 µm, about 5 µm to approximately 40 µm, about 10 µm at approximately 80 µm, about 10 µm to approximately 70 µm, about 10 µm to approximately 60 µm, about 10 µm to approximately 50 µm, about 10 µm to approximately 40 µm, about 10 µm to approximately 30 µm, about 10 µm to approximately 20 µm, about 1 µm, 10 µm, 15 µm, 20 µm, 25 pm, 30 µm, 40 µm, 50 µm, 60 µm, 70 µm, 80 µm, 9 0 µm, 100 µm), an apparent density of about 0.5 g / ml to approximately 3.5 g / ml (loose material, for example, 0.5 g / ml, 1.0 g / ml, 1, 5 g / ml, 2.0 g / ml, 2.5 g / ml, 2.8 g / ml, 3.0 g / ml, 3.5 g / ml), and about 1.0 g / ml to approximately 1.2 g / mL (whipped), a surface area of about 1.5 m? / g to approximately 3.5 m? / g (for example, 1.5 m? / g, 2.0 m2 / g, 2.3 m? / g, 2.5 m? / g, 2.8 m? / g, 3.0 m2 / g, 3.2 m2 / g, 3.5 m2 / g).
[0106] Em certas formas de incorporação preferidas, a composição particulada compreende aproximadamente 10% em peso a cerca de 95% em peso de materiais de silicato de cálcio moídos (por exemplo, aproximadamente 20% em peso a cerca de 95% em peso, aproximadamente cerca de 30% em peso a cerca de 95% em peso, aproximadamente 50% em peso a cerca de 95% em peso, aproximadamente 60% em peso a cerca de 95% em peso, aproximadamente 20% em peso a cerca de 90% em peso, aproximadamente 20% em peso a cerca de 80% % em peso, aproximadamente 20% em peso a cerca de 70% em peso, aproximadamente 30% em peso a cerca de 80% em peso, aproximadamente 50% em peso a cerca de 80% em peso).[0106] In certain preferred embodiments, the particulate composition comprises approximately 10% by weight to about 95% by weight of ground calcium silicate materials (for example, approximately 20% by weight to about 95% by weight, approximately about 30% by weight to about 95% by weight, approximately 50% by weight to about 95% by weight, approximately 60% by weight to about 95% by weight, approximately 20% by weight to about 90 % by weight, approximately 20% by weight to about 80% by weight, approximately 20% by weight to approximately 70% by weight, approximately 30% by weight to approximately 80% by weight, approximately 50% by weight to about 80% by weight).
[0107] Aditivos químicos podem ser incluídos para a fabricação dos objetos discretos, como por exemplo plastificantes, retardadores, aceleradores, dispersantes e outros agentes modificadores de reologia. Certas misturas químicas disponíveis comercialmente, tais como Glenium& 7500 da empresa BASFG& Chemicals, e Acumer& da empresa Dow Chemical Company, também podem ser incluídas. Em certas formas de incorporação, um ou mais pigmentos podem ser dispersos uniformemente ou substancialmente desigualmente dispersos nas matrizes de ligação, dependendo do material compósito desejado. O pigmento pode ser qualquer pigmento adequado, incluindo por exemplo óxidos de vários metais (por exemplo, óxido de ferro preto, óxido de cobalto e óxido de cromo). O pigmento pode ser de qualquer cor ou cores, selecionado por exemplo a partir de preto, branco, azul, cinza, rosa, verde, vermelho, amarelo e marrom. O pigmento pode estar presente em qualquer quantidade adequada, dependendo do material compósito desejado, por exemplo, em uma quantidade variando de cerca de 0,0% até aproximadamente 10% em peso.[0107] Chemical additives can be included for the manufacture of discrete objects, such as plasticizers, retarders, accelerators, dispersants and other rheology modifying agents. Certain commercially available chemical mixtures, such as Glenium & 7500 from BASFG & Chemicals, and Acumer & from Dow Chemical Company, can also be included. In certain embodiments, one or more pigments can be dispersed uniformly or substantially unevenly dispersed in the bonding matrices, depending on the desired composite material. The pigment can be any suitable pigment, including for example oxides of various metals (for example, black iron oxide, cobalt oxide and chromium oxide). The pigment can be of any color or colors, selected for example from black, white, blue, gray, pink, green, red, yellow and brown. The pigment can be present in any suitable amount, depending on the desired composite material, for example, in an amount ranging from about 0.0% to approximately 10% by weight.
[0108] Em certas formas de incorporação, o pigmento pode ser disperso uniformemente ou substancialmente desigualmente disperso nas matrizes de ligação, dependendo do material compósito desejado. O pigmento pode ser qualquer pigmento adequado, incluindo, por exemplo, óxidos de vários metais (por exemplo, óxido de ferro preto, óxido de cobalto e óxido de cromo). O pigmento pode ser de qualquer cor ou cores, por exemplo, selecionado entre preto, branco, azul, cinza, rosa, verde, vermelho, amarelo e marrom. O pigmento pode estar presente em qualquer quantidade adequada, dependendo do material compósito desejado, por exemplo, em uma quantidade variando de cerca de[0108] In certain forms of incorporation, the pigment can be dispersed uniformly or substantially unevenly dispersed in the bonding matrices, depending on the desired composite material. The pigment can be any suitable pigment, including, for example, oxides of various metals (for example, black iron oxide, cobalt oxide and chromium oxide). The pigment can be of any color or colors, for example, selected from black, white, blue, gray, pink, green, red, yellow and brown. The pigment can be present in any suitable amount, depending on the desired composite material, for example, in an amount ranging from about
0,0% a aproximadamente 10% em peso (por exemplo, cerca de 0,0% a aproximadamente 8%, cerca de 0,0% a aproximadamente 6 %, cerca de 0,0% a aproximadamente 5%, cerca de 0,0% a aproximadamente 4%, cerca de 0,0% a aproximadamente 3%, cerca de 0,0% a aproximadamente 2%, cerca de 0,0% a aproximadamente 1%, cerca de 0,0% a aproximadamente 0,5%, cerca de 0,0% a aproximadamente 0,3%, cerca de 0,0% a aproximadamente 2%, cerca de 0,0% a aproximadamente 0,1%).0.0% to approximately 10% by weight (for example, approximately 0.0% to approximately 8%, approximately 0.0% to approximately 6%, approximately 0.0% to approximately 5%, approximately 0 , 0% to approximately 4%, approximately 0.0% to approximately 3%, approximately 0.0% to approximately 2%, approximately 0.0% to approximately 1%, approximately 0.0% to approximately 0 , 5%, about 0.0% to about 0.3%, about 0.0% to about 2%, about 0.0% to about 0.1%).
[0109] Assim, diversas combinações de condições de cura podem ser concebidas para alcançar o processo de produção desejado, incluindo variadas temperaturas de reação, pressões e durações de reação. Em uma primeira forma de incorporação exemplificativa, a água em forma líquida, juntamente com o gás CO, é distribuída a um artigo que foi pré- secado em um forno de secagem, e o processo de cura é conduzido a cerca de 90 ºC a aproximadamente 20 psig (isto é, 20 psi ou 1,41 kgf/cm? acima da pressão ambiente) durante cerca de 48 horas. Em uma segunda forma de incorporação exemplificativa, a água presente no material precursor (por exemplo, como água residual proveniente da etapa de mistura anterior) e o gás CO, são distribuídos a um artigo, e o processo de cura é realizado a cerca de 60 ºC e O psig (pressão atmosférica ambiente) durante cerca de 19 horas. Em uma terceira forma de incorporação exemplificativa, a água é distribuída a um artigo em forma de vapor juntamente com CO,, e o processo de cura é realizado a cerca de 90 ºC e 20 psig (20 psi ou 1,41 kgf/cm? acima da pressão atmosférica ambiente) durante cerca de 19 horas.[0109] Thus, various combinations of curing conditions can be designed to achieve the desired production process, including varying reaction temperatures, pressures and reaction durations. In a first form of exemplary incorporation, water in liquid form, together with CO gas, is distributed to an article that has been pre-dried in a drying oven, and the curing process is carried out at approximately 90 ºC at approximately 20 psig (i.e., 20 psi or 1.41 kgf / cm ² above ambient pressure) for about 48 hours. In a second form of exemplary incorporation, the water present in the precursor material (for example, as waste water from the previous mixing step) and the CO gas, are distributed to an article, and the curing process is carried out at about 60 ºC and O psig (ambient atmospheric pressure) for about 19 hours. In a third form of exemplary incorporation, water is distributed to an article in the form of steam together with CO ,, and the curing process is carried out at about 90 ºC and 20 psig (20 psi or 1.41 kgf / cm? above ambient atmospheric pressure) for about 19 hours.
[0110] Deve ser notado que as propriedades, o tempo de produção e a escala do artigo podem ser ajustados com base nas descrições aqui providas, por exemplo, ajustando-se as técnicas de cura (por exemplo, a distribuição de CO7, a pressão e a temperatura do sistema), bem como as proporções e constituintes da mistura.[0110] It should be noted that the properties, production time and scale of the article can be adjusted based on the descriptions provided here, for example, by adjusting the curing techniques (for example, the distribution of CO7, the pressure and the system temperature), as well as the proportions and constituents of the mixture.
[0111] Além dos materiais utilizados e do processo de manufatura, que oferecem benefícios ambientais e econômicos favoráveis, os artigos de núcleo oco da invenção provêem diversos benefícios em termos de desempenho em relação aos produtos de núcleo oco feitos de concreto convencional, como por exemplo propriedades de estabilidade superior, que são alcançáveis em tempos muito mais curtos do que nos artigos de concreto pré-moldado feitos com cimento Portland comum. ELEMENTOS DE LIGAÇÃO, MATRIZES DE LIGAÇÃO E MATERIAIS COMPÓSITOS[0111] In addition to the materials used and the manufacturing process, which offer favorable environmental and economic benefits, the hollow-core articles of the invention provide several performance benefits over hollow-core products made from conventional concrete, such as superior stability properties, which are achievable in much shorter times than in precast concrete articles made with ordinary Portland cement. CONNECTION ELEMENTS, CONNECTION MATRIXES AND COMPOSITE MATERIALS
[0112] Esta invenção provê aparelhos e métodos utilizados para fabricar novos materiais compósitos que são curados predominantemente por uma reação de consumo de CO». Os materiais exibem propriedades úteis e podem ser prontamente produzidos a partir de materiais precursores amplamente disponíveis e de baixo custo, através de um processo adequado para produção em larga escala com um impacto ambiental mínimo. Os materiais precursores incluem composições ricas em silicato de cálcio, de baixo custo e abundantes, com partículas finas e partículas grossas. As composições de silicato de cálcio podem ser compostas por um produto moído contendo uma variedade de fases de silicato de cálcio (incluindo, por exemplo, CS, C3S2, C2S e uma fase amorfa baseada em silicato de cálcio). As partículas finas e grossas podem ser constituídas por calcário moído ou outros materiais à base de carbonato de cálcio, quartzo moído ou outros materiais baseados em SiO»s, areia e rochas trituradas. As partículas finas e grossas também podem ser constituídas por minerais triturados, tais como granito, mica e feldspato. Outros componentes do processo incluem água e CO>. Vários aditivos podem ser usados para modificar e ajustar a aparência física e / ou propriedades mecânicas do material compósito resultante, tais como aditivos selecionados a partir de um ou mais pigmentos (por exemplo, óxido de ferro preto, óxido de cobalto e óxido de cromo), vidro colorido e / ou quartzo colorido. Também podem ser utilizados aditivos relacionados à alteração da reologia e à redução do uso de água.[0112] This invention provides apparatus and methods used to manufacture new composite materials that are cured predominantly by a CO consumption reaction ». The materials exhibit useful properties and can be readily produced from widely available and low-cost precursor materials, through a process suitable for large-scale production with minimal environmental impact. Precursor materials include low cost and abundant calcium silicate compositions, with fine particles and coarse particles. The calcium silicate compositions can be composed of a ground product containing a variety of calcium silicate phases (including, for example, CS, C3S2, C2S and an amorphous phase based on calcium silicate). The fine and coarse particles can consist of ground limestone or other materials based on calcium carbonate, ground quartz or other materials based on SiO »s, sand and crushed rocks. The fine and coarse particles can also consist of crushed minerals, such as granite, mica and feldspar. Other components of the process include water and CO>. Various additives can be used to modify and adjust the physical appearance and / or mechanical properties of the resulting composite material, such as additives selected from one or more pigments (for example, black iron oxide, cobalt oxide and chromium oxide) , colored glass and / or colored quartz. Additives related to altering rheology and reducing water use can also be used.
[0113] Os materiais compósitos podem ser produzidos, conforme aqui descrito, usando o processo de sinterização por fase líquida hidrotérmica (HLPS - Hydrothermal Liquid Phase Sintering) com eficiência energética, para criar elementos de ligação que mantêm juntos os vários componentes do material compósito. Os materiais compósitos podem ser fabricados a baixo custo e com impacto ambiental favorável. Por exemplo, em formas de incorporação preferidas da invenção, CO, é usado como uma espécie reativa, resultando no sequestro de CO, e na criação de elementos de ligação nos materiais compósitos produzidos, com uma pegada ecológica de carbono inigualável por qualquer tecnologia de produção existente. O processo de HLPS é conduzido termodinamicamente pela energia livre das reações químicas e pela redução de energia da superfície (área) causada pelo crescimento de cristais. A cinética do processo de HLPS prossegue a uma taxa razoável a baixa temperatura, porque uma solução (aquosa ou não aquosa) é usada para transportar espécies reativas, em vez de usar um fluido de alto ponto de fusão ou um meio de estado sólido de alta temperatura.[0113] Composite materials can be produced, as described here, using the hydrothermal liquid phase sintering process (HLPS - Hydrothermal Liquid Phase Sintering) to create bonding elements that hold the various components of the composite material together. Composite materials can be manufactured at low cost and with a favorable environmental impact. For example, in preferred embodiments of the invention, CO is used as a reactive species, resulting in the sequestration of CO, and in the creation of binding elements in the composite materials produced, with an ecological carbon footprint unmatched by any production technology existing. The HLPS process is driven thermodynamically by the free energy of chemical reactions and by the reduction of energy of the surface (area) caused by the growth of crystals. The kinetics of the HLPS process proceeds at a reasonable rate at a low temperature, because a solution (aqueous or non-aqueous) is used to transport reactive species, instead of using a high melting point fluid or a high solid state medium. temperature.
[0114] Discussões sobre diversas características da HLPS, de cimentos baseados em silicato de cálcio carbonatável, de carbonatação e formação de elementos de ligação, de seus aparelhos e processos, e de tópicos relacionados, podem ser encontradas nos documentos de patente nº U.S. 8.114.367, publicação nº U.S. 2009/0143211 (pedido de patente nº de série 12/271.566), publicação nº U.S. 2011/0104469 (pedido de patente nº de série 12/984.299), publicação nº U.S. 2009/0142578 (pedido de patente nº de série 12/271.513), publicação nº U.S. 2013/0122267 (pedido de patente nº de série 13/411.218), publicação nº U.S. 2012/0312194 (pedido de patente nº de série 13/491.098), WO 2009/102360 (PCT/US 2008/083606), WO 2011/053598 (PCT/US 2010/054146), WO 2011/090967 (PCT/US 2011/021623), pedido de patente provisória nº U.S. 61/708.423 depositado em 1 de outubro de 2012, e publicação nº U.S. 2014/0127450 (pedido de patente nº de série 14/045.758), publicação nº U.S. 2015/0266778 (pedido de patente nº de série 14/045.519), publicação nº U.S. 2014/0127458 (pedido de patente nº de série 14/045.766), publicação nº U.S. 2014/0342124 (pedido de patente nº de série 14/045.540), publicação nº U.S. 2014/0272216 (pedido de patente nº de série 14/207.413), publicação nº U.S. 2014/0263683 (pedido de patente nº de série 14/207.421), publicação nº U.S. 2014/0314990 (pedido de patente nº de série 14/207.920), patente nº U.S. 9.221.027 (pedido de patente nº de série 14/209.238), publicação nº U.S. 2014/0363665 (pedido de patente nº de série 14/295.601), publicação nº U.S. 2014/0361471 (pedido de patente nº de série 14/295.402), publicação nº U.S. 2016/0355439 (pedido de patente nº de série 14/506.079), publicação nº U.S. 2015/0225295 (pedido de patente nº de série 14/602.313), publicação nº UJS. 2015/0056437 (pedido de patente nº de série 14/463.901), publicação nº U.S. 2016/0168720 (pedido de patente nº de série 14/584.249), publicação nº UJS.[0114] Discussions on various characteristics of HLPS, cements based on carbonable calcium silicate, carbonation and bonding elements, their apparatus and processes, and related topics, can be found in patent documents No. US 8,114. 367, publication No. US 2009/0143211 (patent application No. Serial 12 / 271,566), publication No. US 2011/0104469 (Patent Application No. Serial 12 / 984,299), Publication No. US 2009/0142578 (Patent Application No. series 12 / 271,513), publication No. US 2013/0122267 (patent application No. serial 13 / 411,218), publication No. US 2012/0312194 (patent application No. serial 13 / 491,098), WO 2009/102360 (PCT / US 2008/083606), WO 2011/053598 (PCT / US 2010/054146), WO 2011/090967 (PCT / US 2011/021623), provisional patent application No. US 61 / 708,423 filed on October 1, 2012, and publication US No. 2014/0127450 (patent application serial number 14 / 045,758), publication No. US 2015/0266778 (patent application No. d and series 14 / 045,519), publication nº US 2014/0127458 (patent application nº serial 14 / 045,766), publication nº US 2014/0342124 (patent application nº serial 14 / 045,540), publication nº US 2014/0272216 ( patent application serial number 14 / 207,413), publication No. US 2014/0263683 (patent application serial No. 14 / 207,421), publication No. US 2014/0314990 (patent application No. serial 14 / 207,920), patent No. US 9,221,027 (patent application serial number 14 / 209,238), publication No. US 2014/0363665 (patent application serial number 14 / 295,601), publication No. US 2014/0361471 (patent application serial number 14 / 295,402) , publication No. US 2016/0355439 (patent application serial number 14 / 506,079), publication No. US 2015/0225295 (patent application serial number 14 / 602,313), publication No. UJS. 2015/0056437 (patent application serial number 14 / 463,901), publication No. U.S. 2016/0168720 (patent application serial number 14 / 584,249), publication No. UJS.
2015/0336852 (pedido de patente nº de série 14/818.629), publicação nº U.S. 2016/0031757 (pedido de patente nº de série 14/817.193), publicação nº U.S. 2016/0272544 (pedido de patente nº de série 15/074.659), publicação nº U.S. 2016/0096773 (pedido de patente nº de série 14/874.350), publicação nº U.S. 2016/0340261 (pedido de patente nº de série 14/715.497), publicação nº UJS. 2016/0272545 (pedido de patente nº de série 15/074.692), publicação nº U.S. 2017/0102373 (pedido de patente nº de série 15/290.328), publicação nº UJS. 2017/0121223 (pedido de patente nº de série 15/335.520), publicação nº UJS. 2017/0204010 (pedido de patente nº de série 15/409.352), publicação nº UJS. 2017/0253530 (pedido de patente nº de série 15/449.736), publicação nº UJS. 2017/0260096 (pedido de patente nº de série 15/451.344), publicação nº UJS. 2017/0320781 (pedido de patente nº de série 15/587.705), pedido de patente nº de série U.S. 15/609.908, depositado em 31 de maio de 2017, pedido de patente nº de série 15/716.392, depositado em 26 de setembro de 2017, cada um deles estando expressamente aqui incorporado como referência na sua totalidade, para todos os propósitos.2015/0336852 (patent application serial number 14 / 818,629), publication No. US 2016/0031757 (patent application serial number 14 / 817,193), publication No. US 2016/0272544 (patent application serial number 15 / 074,659) , publication nº US 2016/0096773 (patent application nº serial 14 / 874,350), publication nº US 2016/0340261 (patent application nº serial 14 / 715,497), publication nº UJS. 2016/0272545 (patent application serial number 15 / 074,692), publication No. U.S. 2017/0102373 (patent application serial number 15 / 290,328), publication No. UJS. 2017/0121223 (patent application serial number 15 / 335,520), publication No. UJS. 2017/0204010 (patent application serial number 15 / 409,352), publication No. UJS. 2017/0253530 (patent application serial number 15 / 449,736), publication No. UJS. 2017/0260096 (patent application serial number 15 / 451,344), publication No. UJS. 2017/0320781 (patent application serial number 15 / 587,705), patent application serial number US 15 / 609,908, filed on May 31, 2017, patent application serial number 15 / 716,392, filed on September 26, 2017, each of which is expressly incorporated herein as a reference in its entirety, for all purposes.
[0115] As figs. 1 a 8 são diagramas de fase que mostram várias inter-relações de fase entre alguns dos materiais descritos.[0115] Figs. 1 to 8 are phase diagrams that show various phase interrelationships between some of the described materials.
[0116] Em certas formas de incorporação preferidas, a pluralidade de elementos de ligação são preparados por transformação química a partir de composições de silicato de cálcio moído, reagindo-os com CO, através de um processo de HLPS assistida por gás.[0116] In certain preferred embodiments, the plurality of linkers are prepared by chemical transformation from ground calcium silicate compositions, reacting them with CO, through a gas-assisted HLPS process.
[0117] Em certas formas de incorporação, o material compósito é caracterizado por uma resistência à compressão de cerca de 90 MPa (917,75 kgf/cm?) a aproximadamente 175 MPa (1784,5 kgf/cm2) [por exemplo, cerca de 90 MPa à aproximadamente 150 MPa (1529,57 kgf/cm?), cerca de 90 MPa a aproximadamente 140 MPa (1427,6 kgf/cm?), cerca de 90 MPa a aproximadamente 130 MPa (1325,63 kgf/cm?), cerca de 90 MPa à aproximadamente 120 MPa (1223,66 kgf/cm?), cerca de 90 MPa a aproximadamente 110 MPa (1121,69 kgf/cm?), cerca de 100 MPa (1019,72 kgf/cm?) a aproximadamente 175 MPa, cerca de 120 MPa a aproximadamente 175 MPa, cerca de 120 MPa a aproximadamente 175 MPa, cerca de 130 MPa a aproximadamente 175 MPa, cerca de 140[0117] In certain embodiments, the composite material is characterized by a compressive strength of about 90 MPa (917.75 kgf / cm?) To approximately 175 MPa (1784.5 kgf / cm2) [for example, about 90 MPa to approximately 150 MPa (1529.57 kgf / cm?), about 90 MPa to approximately 140 MPa (1427.6 kgf / cm?), about 90 MPa to approximately 130 MPa (1325.63 kgf / cm) ?), about 90 MPa to approximately 120 MPa (1223.66 kgf / cm?), about 90 MPa to approximately 110 MPa (1121.69 kgf / cm?), about 100 MPa (1019.72 kgf / cm) ?) at approximately 175 MPa, about 120 MPa at approximately 175 MPa, about 120 MPa at approximately 175 MPa, about 130 MPa at approximately 175 MPa, about 140
MPa a aproximadamente 175 MPa, cerca de 150 MPa a aproximadamente 175 MPa, cerca de 160 MPa (1631,55 kgf/cm?) a aproximadamente 175 MPa].MPa at approximately 175 MPa, approximately 150 MPa at approximately 175 MPa, approximately 160 MPa (1631.55 kgf / cm?) At approximately 175 MPa].
[0118] Em certas formas de incorporação, o material compósito é caracterizado por uma resistência à flexão de cerca de 5 MPa (51 kgf/cm2) a aproximadamente 30 MPa (306 kgf/cm?) [por exemplo, cerca de 5 MPa a aproximadamente 25 MPa (255 kgf/cm?), cerca de 5 MPa a aproximadamente 20 MPa (204 kgf/cm?), cerca de 5 MPa a aproximadamente MPa (153 kgf/cm2), cerca de 5 MPa à aproximadamente 10 MPa (102 kgf/cm2), cerca de 10 MPa à aproximadamente 30 MPa, cerca de 20 MPa à aproximadamente 30 MPa, cerca de 25 MPa a aproximadamente 30 MPa].[0118] In certain forms of incorporation, the composite material is characterized by a flexural strength of about 5 MPa (51 kgf / cm2) to approximately 30 MPa (306 kgf / cm?) [For example, about 5 MPa at approximately 25 MPa (255 kgf / cm2), about 5 MPa to approximately 20 MPa (204 kgf / cm2), about 5 MPa to approximately MPa (153 kgf / cm2), about 5 MPa to approximately 10 MPa ( 102 kgf / cm2), about 10 MPa to approximately 30 MPa, about 20 MPa to approximately 30 MPa, about 25 MPa to approximately 30 MPa].
[0119] Em certas formas de incorporação, o material compósito é caracterizado por uma absorção de água inferior a cerca de 10% (por exemplo, inferior a cerca de 8%, 5%, 4%, 3%, 2% ou 1%).[0119] In certain forms of incorporation, the composite material is characterized by a water absorption of less than about 10% (for example, less than about 8%, 5%, 4%, 3%, 2% or 1% ).
[0120] O material compósito pode exibir uma ou mais texturas, padrões e propriedades físicas desejados, em particular aqueles que são característicos da pedra natural. Em certas formas de incorporação preferidas, o material compósito exibe um padrão visual semelhante à pedra natural. Outras características incluem cores [por exemplo, preto, branco, azul, rosa, cinza (pálido a escuro), verde, vermelho, amarelo, marrom, ciano (verde azulado) ou roxo] e texturas.[0120] The composite material can exhibit one or more desired textures, patterns and physical properties, in particular those that are characteristic of natural stone. In certain preferred embodiments, the composite material exhibits a visual pattern similar to natural stone. Other features include colors [for example, black, white, blue, pink, gray (pale to dark), green, red, yellow, brown, cyan (bluish green) or purple] and textures.
[0121] Nas formas de incorporação descritas, é usado CO, de grau industrial com cerca de 99% de pureza, fornecido por uma variedade de empresas de gás industrial diferentes, tais como Praxair Inc., Linde AG, Air Liquide, e outras. Esse suprimento pode ser mantido em grandes tanques de contenção pressurizados na forma de dióxido de carbono líquido, regulado a uma temperatura de modo a manter uma pressão de vapor de aproximadamente 300 psig (21,1 kgf/cm2). Esse gás é então canalizado para um compartimento ou câmara de cura de CO». No sistema mais simples, CO, flui através do compartimento a uma taxa suficiente para deslocar o ar ambiente no compartimento. Em geral, o tempo de purga dependerá do tamanho do compartimento e da taxa de fornecimento de gás CO». Em muitos sistemas, esse processo de purga do ar do compartimento pode ser realizado em tempos medidos em minutos, para elevar a concentração de CO, a um nível razoável de modo a que a cura possa ser realizada posteriormente. Em sistemas simples, o gás CO, é então alimentado no sistema a uma taxa predefinida, de modo a manter uma concentração de CO, suficiente para conduzir a reação de cura.[0121] In the described forms of incorporation, industrial grade CO of about 99% purity is used, supplied by a variety of different industrial gas companies, such as Praxair Inc., Linde AG, Air Liquide, and others. This supply can be maintained in large pressurized containment tanks in the form of liquid carbon dioxide, regulated at a temperature in order to maintain a vapor pressure of approximately 300 psig (21.1 kgf / cm2). This gas is then piped to a CO curing chamber or chamber ». In the simplest system, CO, flows through the compartment at a rate sufficient to displace the ambient air in the compartment. In general, the purging time will depend on the size of the compartment and the rate of supply of CO gas ». In many systems, this process of purging the air from the compartment can be performed in times measured in minutes, to raise the CO concentration, to a reasonable level so that curing can be carried out later. In simple systems, the CO gas is then fed into the system at a predefined rate, in order to maintain a concentration of CO, sufficient to conduct the curing reaction.
[0122] Como um exemplo, será descrito agora um método para sustentar concentrações de dióxido de carbono durante a reação que é bastante adequado para manter uma concentração altamente consistente, embora seja um processo de “circuito fechado” que compreende a técnica mais cara. Esse método usa a medição da concentração de CO, diretamente no sistema, e emprega um controlador tal como um PLC (Programmable Logic Controller - Controlador Lógico Programável) para controlar a concentração de CO, em um ponto definido, com uma válvula de controle eletrônico / automatizado. Uma técnica de medição para medir diretamente CO, tal como com NDIR (Non Dispersive Infrared Sensor - Sensor Infravermelho Não Dispersivo), deve ser preferencialmente empregada. No método de medição com NDIR, uma amostra do fluxo de gás é retirada do sistema através de uma bomba de baixo fluxo. Um resfriador é usado para remover a umidade do fluxo de gás antes da amostra ser usada pelo instrumento com NDIR. Portanto, a medição provida pelo analisador está ausente do componente de vapor de água do fluxo de gás, e precisa ser ajustada para levar em consideração a umidade que foi removida da amostra de teste. Uma medição da umidade no fluxo de gás do sistema pode ser realizada usando uma técnica psicrométrica de bulbo seco - bulbo úmido, usando um dispositivo de medição de umidade do tipo de bulbo seco - bulbo úmido, ou usando um tipo diferente de sensor de umidade. A verdadeira concentração de CO, pode ser calculada usando o sistema de controle do computador ou do PLC. Uma vez que a verdadeira concentração de CO> é conhecida, a válvula de controle de proporção atuada pode adicionar CO, seco no sistema quando ele tiver sido consumido e estiver abaixo do ponto de ajuste desejado naquele momento. Em várias formas de incorporação, o ponto de ajuste pode variar com o tempo, se necessário, com base na experiência na cura de composições específicas, formato e tamanhos de amostras de material compósito.[0122] As an example, a method for sustaining concentrations of carbon dioxide during the reaction will now be described which is quite suitable for maintaining a highly consistent concentration, although it is a “closed loop” process that comprises the most expensive technique. This method uses the measurement of CO concentration, directly in the system, and employs a controller such as a PLC (Programmable Logic Controller) to control the concentration of CO, at a defined point, with an electronic control valve / automated. A measurement technique to directly measure CO, such as with NDIR (Non Dispersive Infrared Sensor), should preferably be employed. In the NDIR measurement method, a sample of the gas flow is taken from the system using a low flow pump. A chiller is used to remove moisture from the gas stream before the sample is used by the instrument with NDIR. Therefore, the measurement provided by the analyzer is absent from the water vapor component of the gas stream, and needs to be adjusted to take into account the moisture that has been removed from the test sample. A measurement of the moisture in the gas flow of the system can be performed using a dry bulb - wet bulb psychrometric technique, using a dry bulb - wet bulb moisture measuring device, or using a different type of humidity sensor. The true CO concentration can be calculated using the computer or PLC control system. Once the true CO> concentration is known, the actuated proportion control valve can add CO, which is dry in the system when it has been consumed and is below the desired set point at that time. In various forms of incorporation, the set point may vary over time, if necessary, based on experience in curing specific compositions, format and sample sizes of composite material.
[0123] A fig. 9 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de material compósito por CO> que provê umidificação de acordo com os princípios da invenção. Na fig. 9, é provido um suprimento de água, e vapor de água é adicionado à atmosfera que circula dentro da câmara de cura. A água pode ser de qualquer fonte conveniente de água potável. Em algumas formas de incorporação, água de torneira comum é usada. Em algumas formas de incorporação, a água pode ser convertida em vapor fazendo-a fluir através de um bico de nebulização ou de um bico de pulverização atomizador, através de um gerador de vapor elétrico, de um gerador de vapor aquecido a gás, ou aquecendo-a acima da temperatura do gás na câmara, de modo a causar a evaporação a partir de um suprimento de água líquida, onde um exemplo é um reator de tambor com um aquecedor de imersão. Em ainda outra forma de incorporação, o suprimento de CO, pode fluir para os sistemas depois de ter sido borbulhado através de um suprimento de água aquecida, a fim de aumentar a umidade relativa do fluxo de gás de entrada, onde um exemplo é um reator de tambor configurado para processamento para "passagem de fluxo" ou em "circuito aberto”.[0123] FIG. 9 is a schematic diagram of a CO> composite curing chamber that provides humidification according to the principles of the invention. In fig. 9, a water supply is provided, and water vapor is added to the atmosphere that circulates within the curing chamber. The water can be from any convenient source of drinking water. In some forms of incorporation, ordinary tap water is used. In some forms of incorporation, water can be converted into steam by flowing it through a nebulizer nozzle or an atomizing spray nozzle, through an electric steam generator, a gas-heated steam generator, or by heating -a above the gas temperature in the chamber, so as to cause evaporation from a liquid water supply, where an example is a drum reactor with an immersion heater. In yet another form of incorporation, the supply of CO can flow into the systems after it has been bubbled through a supply of heated water in order to increase the relative humidity of the inlet gas stream, where one example is a reactor drum set for processing for "flow passage" or "open circuit".
[0124] A umidade relativa é um parâmetro importante tanto na cura tradicional de concreto quanto na cura por CO, de material compósito. Em uma câmara de cura tradicional, existe uma atmosfera de ar úmido composta principalmente por nitrogênio, oxigênio e vapor de água. Nesses sistemas, a umidade relativa é mais frequentemente medida através de uma tecnologia de sensor capacitivo padrão. No entanto, as câmaras de cura por CO, apresentam uma atmosfera de gás composta predominantemente por dióxido de carbono, que é incompatível com alguns tipos desses sensores. Tecnologias de sensoreamento como técnicas de bulbo úmido - bulbo seco que utilizam as proporções psicrométricas para dióxido de carbono e vapor de água, ou instrumentos de medição de vapor de água por polarização de dipolo, ou higrômetros de espelho resfriado, ou sensores de umidade capacitiva, podem ser usadas nos sistemas de cura de material compósito por CO, aqui descritos.[0124] Relative humidity is an important parameter in both traditional concrete curing and CO curing of composite material. In a traditional curing chamber, there is a humid air atmosphere composed mainly of nitrogen, oxygen and water vapor. In these systems, relative humidity is most often measured using standard capacitive sensor technology. However, CO curing chambers have a gas atmosphere composed predominantly of carbon dioxide, which is incompatible with some types of these sensors. Sensing technologies such as wet bulb - dry bulb techniques that use the psychrometric proportions for carbon dioxide and water vapor, or instruments for measuring water vapor by dipole polarization, or cooled mirror hygrometers, or capacitive humidity sensors, can be used in the CO composite curing systems described herein.
[0125] Dependendo do tipo e da geometria do produto que está sendo curado, da concepção da câmara, e da eficiência de embalamento do produto na câmara, pode ser necessário que a umidade seja diminuída, aumentada e regulada para um ponto de ajuste especificado. Os pontos de ajuste podem variar desde 1% até 99% de umidade relativa. Três métodos diferentes para controle de umidade podem existir nos processos de cura de material compósito por CO», que podem ser combinados em um único sistema. Um método para umidificação em uma forma de incorporação de um sistema de cura por CO, é representado na fig. 9. Outro método permite remover a umidade do sistema para curar os produtos de material compósito com CO7. Um método simples para reduzir a umidade relativa consiste em deslocar o gás úmido no sistema com um gás seco, tal como dióxido de carbono. Em ainda outra forma de incorporação, pode-se reduzir a umidade relativa e, portanto, remover o vapor de água do gás através de um método sem purga, que em uma forma de incorporação preferida utiliza um trocador de calor resfriado que executa a extração de água.[0125] Depending on the type and geometry of the product being cured, the design of the chamber, and the packaging efficiency of the product in the chamber, humidity may need to be decreased, increased and adjusted to a specified set point. Setpoints can range from 1% to 99% relative humidity. Three different methods for controlling humidity can exist in the curing processes of CO composite material », which can be combined in a single system. A method for humidification in a form of incorporating a CO curing system is shown in fig. 9. Another method allows you to remove moisture from the system to cure composite material products with CO7. A simple method to reduce relative humidity is to move the wet gas in the system with a dry gas, such as carbon dioxide. In yet another form of incorporation, it is possible to reduce the relative humidity and, therefore, remove water vapor from the gas through a non-purging method, which in a preferred form of incorporation uses a cooled heat exchanger that performs the extraction of Water.
[0126] A fig. 10 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura com múltiplos métodos de controle de umidade, bem como tendo a capacidade de controlar e reabastecer CO, usando regulação de pressão ou fluxo constante, que pode controlar a temperatura de acordo com os princípios da invenção. Esse sistema é um exemplo de sistema que pode prover controle de malha fechada ou controle usando retorno (feedback), em que são providos valores definidos de parâmetros operacionais, tais como concentração de CO, umidade e temperatura desejados em momentos específicos do ciclo do processo, e medições são tomadas para verificar se o valor real do parâmetro que está sendo controlado é o valor desejado. Se o desvio do valor desejado for medido, ações corretivas serão tomadas para tornar o valor do parâmetro concordante com o valor desejado. Tais sistemas de controle podem ser caros e complexos, e podem ser úteis com relação a produtos de alto valor ou produtos que exigem condições de processo muito precisas.[0126] Fig. 10 is a schematic diagram of a curing chamber with multiple moisture control methods, as well as having the ability to control and replenish CO, using constant pressure or flow regulation, which can control the temperature according to the principles of the invention. This system is an example of a system that can provide closed-loop control or control using feedback, in which defined values of operational parameters are provided, such as desired CO concentration, humidity and temperature at specific times in the process cycle, and measurements are taken to verify that the actual value of the parameter being controlled is the desired value. If the deviation from the desired value is measured, corrective actions will be taken to bring the parameter value in line with the desired value. Such control systems can be expensive and complex, and can be useful with respect to high-value products or products that require very precise process conditions.
[0127] Em algumas formas de incorporação a temperatura é medida utilizando um sensor, tal como um termopar ou um RTD (Resistance Temperature Detector - Detector de Temperatura por Resistência). O sinal de medição é direcionado de volta para um controlador ou computador capaz de regular a energia no trocador de calor, e assim ajustar a temperatura do sistema inteiro ao longo do tempo. O ventilador é um componente importante do sistema de aquecimento, pois é capaz de ajudar a transferir a energia térmica para o gás, que a transfere para os produtos e para a própria câmara, e que é uma parte importante da umidade controlada das amostras. O método de aquecimento pode ser elétrico ou a gás. Aquecedores do tipo com camisa de aquecimento podem ser utilizados para controlar a temperatura do CO, que flui através de uma câmara em contato com a camisa, mas qualquer fonte conveniente de calor pode ser usada. Os meios de aquecimento externo podem incluir, entre outros, aquecimento elétrico, aquecimento por água quente ou aquecimento por óleo quente. Para as câmaras de cura por CO», sistemas indiretos de queima de gás têm sido utilizados até o momento, com queimadores de gás de chama direta sendo evitados porque eles puxam ar e produtos de combustão para o sistema, diluindo assim CO, e tornando problemático o controle da concentração de CO». Alguns sistemas de menor escala, tais como reatores de tambor, utilizam aquecedores do tipo com camisa de aquecimento elétrica para aquecerem a superfície inteira da câmara, em vez de usarem um elemento de aquecimento dentro da câmara.[0127] In some forms of incorporation, the temperature is measured using a sensor, such as a thermocouple or an RTD (Resistance Temperature Detector). The measurement signal is directed back to a controller or computer capable of regulating the energy in the heat exchanger, and thus adjusting the temperature of the entire system over time. The fan is an important component of the heating system, as it is able to help transfer the thermal energy to the gas, which transfers it to the products and to the chamber itself, and which is an important part of the controlled humidity of the samples. The heating method can be electric or gas. Heating jacket type heaters can be used to control the temperature of the CO, which flows through a chamber in contact with the jacket, but any convenient source of heat can be used. External heating means may include, but are not limited to, electric heating, hot water heating or hot oil heating. For CO curing chambers », indirect gas flaring systems have been used to date, with direct flame gas burners being avoided because they pull air and combustion products into the system, thereby diluting CO, and making it problematic control of CO concentration ». Some smaller-scale systems, such as drum reactors, use heaters with an electric heating jacket to heat the entire surface of the chamber, rather than using a heating element inside the chamber.
[0128] Outro parâmetro de controle é a velocidade do gás através do material a ser curado no sistema. A velocidade do gás pode ser muito dependente das variáveis do equipamento do processo, incluindo, sem limitações, a concepção da câmara, a concepção do defletor, o tamanho do(s) ventilador(es), a velocidade / potência do(s) ventilador(s), o número de ventiladores, o gradiente de temperatura dentro do sistema, a concepção das prateleiras dentro do sistema, e a geometria da amostra o sistema. O método mais simples para controlar a velocidade do gás dentro da câmara consiste em ajustar a velocidade do ventilador (RPMs), normalmente através da utilização de um acionador de frequência variável para permitir o controle da velocidade do motor do ventilador. O ventilador pode ser usado para fazer o gás circular a uma velocidade desejada na câmara de cura. A velocidade do gás no sistema é medida no sistema através de uma variedade de técnicas diferentes, incluindo, entre outros, sistemas de medição com tubos de Pitot e detecção do tipo Doppler a /aser. O sinal de medição da velocidade do gás pode ser enviado de volta a um sistema de computador ou controlador lógico programável, para ser utilizado como um parâmetro de controle no perfil de cura.[0128] Another control parameter is the speed of the gas through the material to be cured in the system. The speed of the gas can be very dependent on the variables of the process equipment, including, without limitation, the design of the chamber, the design of the deflector, the size of the fan (s), the speed / power of the fan (s) (s), the number of fans, the temperature gradient within the system, the design of the shelves within the system, and the geometry of the sample the system. The simplest method for controlling the speed of the gas inside the chamber is to adjust the fan speed (RPMs), usually through the use of a variable frequency drive to allow control of the fan motor speed. The fan can be used to circulate the gas at a desired speed in the curing chamber. The gas velocity in the system is measured in the system using a variety of different techniques, including, but not limited to, measuring systems with Pitot tubes and Doppler a / aser detection. The gas velocity measurement signal can be sent back to a computer system or programmable logic controller, to be used as a control parameter in the cure profile.
[0129] Um processo geral para preparar um material compósito inclui misturar uma composição em particulada e uma composição líquida para criar uma mistura de borra; conformar a mistura de borra em um formato desejado, moldando-se a borra em um molde, pressionando-se a borra em um molde, pressionando-se a borra em um molde vibratório, extrudando-se a borra, moldando-se a borra por deslizamento, ou usando-se qualquer outro método de conformação comum da borra na produção de concreto; e cura da mistura de borra formada, a uma temperatura na faixa de aproximadamente 20 ºC a cerca de 150 ºC durante aproximadamente 1 hora até cerca de 80 horas, sob um vapor compreendendo água e CO, e tendo uma pressão na faixa desde aproximadamente igual à pressão atmosférica ambiente até cerca de 50 psi (3,52 kgf/cm2) acima da pressão atmosférica ambiente, com uma concentração de CO, variando de cerca de 10% a aproximadamente 90%, para produzir um material compósito exibindo uma textura e / ou um padrão e as propriedades físicas relacionadas com a densidade, resistência à compressão, resistência à flexão e resistência à degradação desejadas, e assim por diante.[0129] A general process for preparing a composite material includes mixing a particulate composition and a liquid composition to create a sludge mixture; conform the sludge mixture into a desired shape, molding the sludge into a mold, pressing the sludge into a mold, pressing the sludge into a vibrating mold, extruding the sludge, molding the sludge by sliding, or using any other common sludge forming method in the production of concrete; and curing the formed sludge mixture, at a temperature in the range of approximately 20 ºC to about 150 ºC for approximately 1 hour to approximately 80 hours, under a steam comprising water and CO, and having a pressure in the range from approximately equal to ambient atmospheric pressure up to about 50 psi (3.52 kgf / cm2) above ambient atmospheric pressure, with a concentration of CO, ranging from about 10% to approximately 90%, to produce a composite material exhibiting a texture and / or a pattern and the physical properties related to the desired density, compressive strength, flexural strength and degradation strength, and so on.
[0130] A composição particulada inclui uma composição de silicato de cálcio moído tendo um tamanho médio de partícula na faixa de cerca de 1 um à aproximadamente 100 um. Além disso, a composição particulada pode incluir um carbonato de cálcio moído ou um material contendo SiO,, tendo um tamanho médio de partícula na faixa a partir de aproximadamente 3 um até cerca de 25 mm. A composição líquida inclui água, e pode incluir um dispersante solúvel em água.[0130] The particulate composition includes a ground calcium silicate composition having an average particle size in the range of about 1 µm to approximately 100 µm. In addition, the particulate composition may include a ground calcium carbonate or a material containing SiO, having an average particle size in the range from approximately 3 µm to about 25 mm. The liquid composition includes water, and can include a water-soluble dispersant.
[0131] O processo pode ainda incluir, antes da cura da mistura moldada, uma etapa de secagem da mistura moldada. A composição particulada compreende ainda um pigmento ou um corante, conforme aqui discutido.[0131] The process may also include, before curing the molded mixture, a drying step of the molded mixture. The particulate composition further comprises a pigment or dye, as discussed herein.
[0132] Em certas formas de incorporação, a cura da mistura de borra formada é realizada a uma temperatura na faixa desde cerca de 30 ºC até aproximadamente 120 ºC, durante cerca de 1 hora até aproximadamente 70 horas, sob um vapor compreendendo água e CO, e tendo uma pressão na faixa a partir da pressão atmosférica ambiente até cerca de psi (2,11 kgf/cm2) acima da pressão atmosférica ambiente.[0132] In certain forms of incorporation, curing of the formed sludge mixture is carried out at a temperature in the range from about 30 ºC to approximately 120 ºC, for about 1 hour to approximately 70 hours, under a steam comprising water and CO , and having a pressure in the range from ambient atmospheric pressure to about psi (2.11 kgf / cm2) above ambient atmospheric pressure.
[0133] Em certas formas de incorporação, a cura da mistura de borra formada é realizada a uma temperatura na faixa desde aproximadamente 60 ºC até cerca de 110 ºC, durante aproximadamente 1 hora até cerca de 70 horas, sob um vapor compreendendo água e CO, e tendo uma pressão na faixa a partir da pressão atmosférica ambiente até cerca de psi (2,11 kgf/cm2) acima da pressão atmosférica ambiente.[0133] In certain forms of incorporation, curing of the formed sludge mixture is carried out at a temperature in the range from approximately 60 ºC to about 110 ºC, for approximately 1 hour to approximately 70 hours, under a steam comprising water and CO , and having a pressure in the range from ambient atmospheric pressure to about psi (2.11 kgf / cm2) above ambient atmospheric pressure.
[0134] Em certas formas de incorporação, a cura da mistura de borra formada é realizada a uma temperatura na faixa desde cerca de 80 ºC até aproximadamente 100 ºC, durante cerca de 1 hora até aproximadamente 60 horas, sob um vapor compreendendo água e CO, e tendo uma pressão na faixa a partir da pressão atmosférica ambiente a cerca de 30 psi (2,11 kgf/cm?) acima da pressão atmosférica ambiente.[0134] In certain forms of incorporation, curing of the formed sludge mixture is carried out at a temperature in the range from about 80 ºC to approximately 100 ºC, for about 1 hour to approximately 60 hours, under a steam comprising water and CO , and having a pressure in the range from ambient atmospheric pressure to about 30 psi (2.11 kgf / cm?) above ambient atmospheric pressure.
[0135] Em certas formas de incorporação, a cura da mistura de borra formada é realizada a uma temperatura igual ou inferior a cerca de 60 ºC durante aproximadamente 1 hora até cerca de 50 horas, sob um vapor compreendendo água e CO, e tendo uma pressão atmosférica ambiente.[0135] In certain forms of incorporation, curing of the formed sludge mixture is carried out at a temperature equal to or less than about 60 ºC for approximately 1 hour to about 50 hours, under a steam comprising water and CO, and having a ambient atmospheric pressure.
[0136] Por exemplo, em algumas formas de incorporação, a composição de silicato de cálcio moído possui um tamanho médio de partícula de cerca de 1 um à aproximadamente 100 um (por exemplo, cerca de 1 um, 10 um, 15 pum, 20 pm, 25 um, 30 pum, 40 pm, 50 um, 60 um, 70 um, 80 um, 90 um, 100 um), uma densidade aparente de cerca de 0,5 g/mL àa aproximadamente 3,5 g/mL (material solto, por exemplo, 0,5 g/mL, 1,0 g/mL, 1,5 g/mL, 2,0 g/mL, 2,5 g/mL, 2,8 g/mL, 3,0 g/mL, 3,5 g/mL), e de cerca de 1,0 g/mL à aproximadamente 1,2 g/mL (batido), uma área de superfície de Blaine de cerca de 150 m?/kg a aproximadamente 700 m?/kg (por exemplo, de 150 m?/kg, 200 m?/kg, 250 m?/kg, 300 m?/kg, 350 m?/kg, 400 m?/kg, 450 m?/kg, 500 m?/kg, 550 m?/kg, 600 m?/kg, 650 m?/kg, 700 m?/kg).[0136] For example, in some forms of incorporation, the ground calcium silicate composition has an average particle size of about 1 µm to approximately 100 µm (for example, about 1 µm, 10 µm, 15 µm, 20 µm). pm, 25 µm, 30 µm, 40 µm, 50 µm, 60 µm, 70 µm, 80 µm, 90 µm, 100 µm), an apparent density of about 0.5 g / ml to about 3.5 g / ml (loose material, for example, 0.5 g / ml, 1.0 g / ml, 1.5 g / ml, 2.0 g / ml, 2.5 g / ml, 2.8 g / ml, 3 , 0 g / mL, 3.5 g / mL), and from about 1.0 g / mL to approximately 1.2 g / mL (shake), a Blaine surface area of about 150 m? / Kg at approximately 700 m / kg (for example, 150 m / kg, 200 m / kg, 250 m / kg, 300 m / kg, 350 m / kg, 400 m / kg, 450 m ? / kg, 500 m? / kg, 550 m? / kg, 600 m? / kg, 650 m? / kg, 700 m? / kg).
[0137] Em certas formas de incorporação preferidas, a composição líquida inclui água e um dispersante solúvel em água, compreendendo um sal de polímero (por exemplo, um sal de homopolímero acrílio) tendo uma concentração de cerca de 0,1% a aproximadamente 2% p/p da composição líquida.[0137] In certain preferred embodiments, the liquid composition includes water and a water-soluble dispersant, comprising a polymer salt (for example, an acrylic homopolymer salt) having a concentration of about 0.1% to approximately 2 % w / w of the liquid composition.
[0138] Os materiais compósitos preparados de acordo com um processo aqui descrito podem exibir uma resistência à compressão de cerca de 3,0 MPa (30,6 kgf/cm2) a aproximadamente 30,0 MPa (306 kgf/cm?) [por exemplo, cerca de 3 MPa, 5 MPa (51 kgf/cm?), 10 MPa (102 kgf/cm2), 15 MPa (153 kgf/cm2), 20 MPa (204 kgf/cm?), 25 MPa (255 kgf/cm2), 30 MPa], e uma resistência à flexão de cerca de 0,3 MPa (3,06 kgf/cm?) a aproximadamente 4,0 MPa (40,8 kgf/cm2?) [por exemplo, cerca de 0,3 MPa, 0,5 MPa (5,1 kgf/cm?), 1,0 MPa (10,2 kgf/cm2), 1,5 MPa (15,3 kgf/cm2?), 2,0 MPa (20,4 kgf/cm?), 2,5 MPa (25,5 kgf/cm?), 3,0 MPa, 3,5 MPa (35,7 kgf/cm2), 4,0 MPa (40,8 kgf/cm2)].[0138] Composite materials prepared according to a process described herein can exhibit a compressive strength of about 3.0 MPa (30.6 kgf / cm2) to approximately 30.0 MPa (306 kgf / cm?) [For example, about 3 MPa, 5 MPa (51 kgf / cm2), 10 MPa (102 kgf / cm2), 15 MPa (153 kgf / cm2), 20 MPa (204 kgf / cm2), 25 MPa (255 kgf) / cm2), 30 MPa], and a flexural strength of about 0.3 MPa (3.06 kgf / cm2?) to approximately 4.0 MPa (40.8 kgf / cm2?) [for example, about 0.3 MPa, 0.5 MPa (5.1 kgf / cm2?), 1.0 MPa (10.2 kgf / cm2), 1.5 MPa (15.3 kgf / cm2?), 2.0 MPa (20.4 kgf / cm?), 2.5 MPa (25.5 kgf / cm?), 3.0 MPa, 3.5 MPa (35.7 kgf / cm2), 4.0 MPa (40.8 kgf / cm2)].
[0139] Quaisquer materiais precursores adequados podem ser empregados, incluindo, por exemplo, a composição de silicato de cálcio aqui descrita. Acredita-se que cátions de cálcio são lixiviados a partir das partículas da composição de silicato de cálcio, que fazem com que a porção periférica das partículas da composição de silicato de cálcio fique em um estado deficiente em cálcio. À medida que os cátions de cálcio continuam a ser lixiviados da porção periférica das partículas, a estrutura da porção periférica eventualmente se torna instável e se quebra, transformando assim a porção periférica tendo deficiência de cálcio das partículas em uma primeira camada predominantemente rica em sílica. Enquanto isso, uma segunda camada predominantemente de carbonato de cálcio precipita-se a partir da água. Um exemplo dessa estrutura de três camadas é mostrada na fig. 13 reproduzida no documento de patente nº U.S. 2013 / 0122267 Al [figa. 6(a) a 6(c)], ilustrando exemplos de mapeamento químico por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) de raios X de uma matriz de ligação exemplificativa, mostrando o mapa de superposição de Si (fig. 13a) e de Ca (fig. 13b). Na fig. 13c as regiões de CaSiO, SiO7, e CaCO;z são referenciadas pelas setas. As partículas do núcleo de wollastonita (CaSiO3) são encapsuladas por regiões ricas em SiO, e envolvidas por partículas de CaCOs3. Diferentes elementos da matriz de ligação são mantidos juntos por partículas de CaCO3. A DRX (Difração por Raios X) desta composição revelou que CaSiO3 e CaCO;3 (calcita) são fases cristalinas, enquanto regiões ricas em sílica são amorfas.[0139] Any suitable precursor materials can be employed, including, for example, the calcium silicate composition described herein. Calcium cations are believed to be leached from the particles of the calcium silicate composition, which cause the peripheral portion of the particles of the calcium silicate composition to be in a calcium-deficient state. As calcium cations continue to be leached from the peripheral portion of the particles, the structure of the peripheral portion eventually becomes unstable and breaks down, thus transforming the peripheral portion with calcium deficiency of the particles into a first layer predominantly rich in silica. Meanwhile, a second layer predominantly of calcium carbonate precipitates out of the water. An example of such a three-layer structure is shown in fig. 13 reproduced in U.S. Patent Document No. 2013/0122267 Al [fig. 6 (a) to 6 (c)], illustrating examples of chemical mapping by X-ray dispersive energy spectroscopy (EDS) of an exemplary binding matrix, showing the Si (fig. 13a) and Ca (overlapping map) Fig. 13b). In fig. 13c the regions of CaSiO, SiO7, and CaCO; z are indicated by arrows. The particles of the wollastonite core (CaSiO3) are encapsulated by regions rich in SiO, and surrounded by particles of CaCOs3. Different elements of the binding matrix are held together by CaCO3 particles. The XRD (X-Ray Diffraction) of this composition revealed that CaSiO3 and CaCO; 3 (calcite) are crystalline phases, while regions rich in silica are amorphous.
[0140] Como aqui utilizado, o termo partículas de enchimento "grossa" e "fina" refere-se a qualquer material adequado tendo um tamanho de partícula e uma distribuição de tamanho adequados. Em certas formas de incorporação preferidas, por exemplo, as partículas de enchimento são feitas de um material rico em carbonato de cálcio, tal como calcário (por exemplo, calcário moído). Em certos materiais, as partículas de enchimento são feitas de um ou mais materiais à base de SiO7, ou baseado em silicato, tal como quartzo, mica, granito e feldspato (por exemplo, quartzo moído, mica moída, granito moído, feldspato moído).[0140] As used herein, the term "coarse" and "fine" filler particles refers to any suitable material having a suitable particle size and size distribution. In certain preferred embodiments, for example, the filler particles are made of a material rich in calcium carbonate, such as limestone (for example, ground limestone). In certain materials, the filler particles are made of one or more materials based on SiO7, or based on silicate, such as quartz, mica, granite and feldspar (for example, ground quartz, ground mica, ground granite, ground feldspar) .
[0141] Em certas formas de incorporação, as partículas de enchimento podem incluir materiais naturais, sintéticos e reciclados, tais como vidro, vidro reciclado, escória de carvão, cinzas volantes, material rico em carbonato de cálcio, e material rico em carbonato de magnésio.[0141] In certain forms of incorporation, the filler particles may include natural, synthetic and recycled materials, such as glass, recycled glass, carbon slag, fly ash, material rich in calcium carbonate, and material rich in magnesium carbonate .
[0142] Em certas formas de incorporação, a pluralidade de partículas de enchimento "grossas" e "finas" têm um tamanho médio de partícula na faixa de cerca de 5 uma aproximadamente 7 mm (por exemplo, cerca de 5 um à aproximadamente 5 mm, cerca de um a aproximadamente 4 mm, cerca de 5 um a aproximadamente 3 mm, cerca de 5 um a aproximadamente 2 mm, cerca de 5 um a aproximadamente 1 mm, cerca de 5 um à aproximadamente 500 um, cerca de 5 um a aproximadamente 300 um, cerca de 20 um a aproximadamente 5 mm, cerca de 20 um a aproximadamente 4 mm, cerca de 20 um a aproximadamente 3 mm, cerca de 20 um a aproximadamente 2 mm, cerca de 20 um a aproximadamente 1 mm, cerca de 20 um a aproximadamente 500 yum, cerca de 20 um à aproximadamente 300 um, cerca de 100 um a aproximadamente 5 mm, cerca de 100 um a aproximadamente 4 mm, cerca de 100 um a aproximadamente 3 mm, cerca de 100 um a aproximadamente 2 mm, cerca de 100 um a aproximadamente 1 mm).[0142] In certain embodiments, the plurality of "coarse" and "fine" filler particles have an average particle size in the range of about 5 µm to approximately 7 mm (e.g., about 5 µm to approximately 5 mm , about one to about 4 mm, about 5 to about 3 mm, about 5 to about 2 mm, about 5 to about 1 mm, about 5 to about 500 µm, about 5 to approximately 300 µm, about 20 µm to approximately 5 mm, about 20 µm to approximately 4 mm, about 20 µm to approximately 3 mm, about 20 µm to approximately 2 mm, about 20 µm to approximately 1 mm, approximately from 20 µm to approximately 500 µm, about 20 µm to approximately 300 µm, about 100 µm to approximately 5 mm, about 100 µm to approximately 4 mm, about 100 µm to approximately 3 mm, about 100 µm to approximately 2 mm, about 100 µm to approximately 1 mm).
[0143] Em algumas formas de incorporação, a proporção em peso dos elementos de ligação em relação às partículas de enchimento "grossas" e "finas" pode ser qualquer proporção adequada dependendo da aplicação pretendida para o produto material compósito. Por exemplo, a proporção em peso dos elementos de ligação em relação às partículas de enchimento "grossas" ou "finas" pode estar na faixa de (aproximadamente 50 a 99):(cerca de 1 a 50), por exemplo, de (aproximadamente 60 a 99):(cerca de 1 a 40), de (aproximadamente 80 a 99):(cerca de 1 a 20), de (aproximadamente 90 a 99):(cerca de 1 a 10), de (aproximadamente 50 a 90):(cerca de 10 a 50), e de (aproximadamente 50 a 70):(cerca de 30 a 50). Em certas formas de incorporação, dependendo da aplicação, a proporção em peso de elementos de ligação em relação às partículas de enchimento pode estar na faixa de (aproximadamente 10 a 50):(cerca de 50 a 90), por exemplo, de (aproximadamente 30 a 50):(cerca de 50 a 70), e de (aproximadamente 40 a 50):(cerca de 50 a 60).[0143] In some embodiments, the weight ratio of the connecting elements to the "coarse" and "fine" filler particles can be any suitable proportion depending on the intended application for the composite material product. For example, the weight ratio of the connecting elements to the "coarse" or "fine" filler particles can be in the range of (approximately 50 to 99) :( about 1 to 50), for example, of (approximately 60 to 99) :( about 1 to 40), (about 80 to 99) :( about 1 to 20), (about 90 to 99) :( about 1 to 10), (about 50 to 90) :( about 10 to 50), and (about 50 to 70) :( about 30 to 50). In certain forms of incorporation, depending on the application, the weight ratio of connecting elements to the filler particles can be in the range of (approximately 10 to 50) :( about 50 to 90), for example, (approximately 30 to 50) :( about 50 to 70), and from (approximately 40 to 50) :( about 50 to 60).
[0144] Mais especificamente, a primeira camada e a segunda camada podem ser formadas a partir das partículas precursoras de acordo com as seguintes reações (1 a 3), que podem usar a água como meio de reação e não como reagente (isto é, a água não é consumida): CaSiO;3 (s) + CO> (g) > CaCO;3 (s) + SiO> (s) (1) Ca3Si2O07 (s) + 3CO> (g) > 3CaCO; (s) + 2SiO, (s) (2) Ca2SiO,4 (s) + 2CO> (g) > 2CaCO; (s) + SiO> (s) 3)[0144] More specifically, the first layer and the second layer can be formed from the precursor particles according to the following reactions (1 to 3), which can use water as a reaction medium and not as a reagent (that is, water is not consumed): CaSiO; 3 (s) + CO> (g)> CaCO; 3 (s) + SiO> (s) (1) Ca3Si2O07 (s) + 3CO> (g)> 3CaCO; (s) + 2SiO, (s) (2) Ca2SiO, 4 (s) + 2CO> (g)> 2CaCO; (s) + SiO> (s) 3)
[0145] Por exemplo, em uma reação de carbonatação de silicato mineral, tal como com as composições de silicato de cálcio, CO? é introduzido como uma fase gasosa que se dissolve em um fluido de infiltração, tal como à água. A dissolução de CO, forma espécies carbônicas ácidas (tal como ácido carbônico, H2CO3), que resulta em uma diminuição do pH da solução. A solução fracamente ácida dissolve incongruentemente espécies de cálcio das fases de silicato de cálcio. O cálcio pode ser lixiviado a partir de cálcio contendo fases amorfas através de um mecanismo semelhante. Os cátions de cálcio liberados e as espécies de carbonatos dissociadas levam à precipitação de carbonatos insolúveis. Imagina-se que as camadas ricas em sílica permaneçam nas partículas minerais como camadas empobrecidas de cálcio.[0145] For example, in a mineral silicate carbonation reaction, such as with calcium silicate compositions, CO? it is introduced as a gaseous phase that dissolves in an infiltration fluid, such as water. The dissolution of CO, forms acidic carbonic species (such as carbonic acid, H2CO3), which results in a decrease in the pH of the solution. The weakly acidic solution incongruently dissolves calcium species from the calcium silicate phases. Calcium can be leached from calcium containing amorphous phases through a similar mechanism. The released calcium cations and the dissociated carbonate species lead to the precipitation of insoluble carbonates. The silica-rich layers are thought to remain in the mineral particles as depleted layers of calcium.
[0146] Assim, de acordo com uma forma de incorporação preferida da invenção, o CO, reage preferencialmente com os cátions de cálcio do núcleo precursor da composição de silicato de cálcio, transformando assim a porção periférica do núcleo precursor em uma primeira camada rica em sílica e em uma segunda camada rica em carbonato de cálcio. Além disso, a presença das primeira e segunda camadas no núcleo atua como uma barreira para uma reação adicional entre silicato de cálcio e dióxido de carbono, resultando no elemento de ligação possuindo núcleo, uma primeira camada, e uma segunda camada.[0146] Thus, according to a preferred embodiment of the invention, CO, reacts preferentially with the calcium cations of the precursor core of the calcium silicate composition, thus transforming the peripheral portion of the precursor core into a first layer rich in silica and in a second layer rich in calcium carbonate. In addition, the presence of the first and second layers in the core acts as a barrier for an additional reaction between calcium silicate and carbon dioxide, resulting in the connecting element having a core, a first layer, and a second layer.
[0147] Em algumas formas de incorporação, materiais de silicato tendo metais diferentes de Ca, ou adicionalmente a Ca, como por exemplo fosterita (Mg2SiO«), diopsida[0147] In some forms of incorporation, silicate materials having metals other than Ca, or in addition to Ca, such as phosterite (Mg2SiO «), diopside
(CaMgSi2Os) e talco (Mg3Si4O10(OH)2), podem reagir com dióxido de carbono dissolvido em água de maneira semelhante à reação de silicato de cálcio, como descrito acima. Acredita- se que esses materiais de silicato podem ser utilizados, sozinhos, combinados, e / ou em combinação com silicato de cálcio, como precursores para elementos de ligação, de acordo com os princípios da invenção.(CaMgSi2Os) and talc (Mg3Si4O10 (OH) 2), can react with carbon dioxide dissolved in water in a similar way to the calcium silicate reaction, as described above. It is believed that these silicate materials can be used, alone, in combination, and / or in combination with calcium silicate, as precursors for bonding elements, according to the principles of the invention.
[0148] De preferência, os processos de HLPS assistida por gás utilizam o espaço poroso parcialmente infiltrado de modo a permitirem que a difusão gasosa se infiltre rapidamente no material pré-formado poroso, e sature as finas películas solventes interfaciais líquidas dos poros com CO, dissolvido. As espécies baseadas em CO, apresentam baixa solubilidade em água pura (1,5 g/L a 25 ºC, 1 atm). Assim, uma quantidade substancial de CO, deve ser continuamente fornecida ao, e distribuída por todo o, pré-formado poroso, para permitir uma significativa conversão de carbonato. A utilização da difusão em fase gasosa oferece um enorme aumento (cerca de 100 vezes) do comprimento de difusão em relação àquele da difusão de CO, solúvel durante um tempo equivalente em uma fase líquida. ("Handbook of chemistry and physics” - “Manual de química e física”, editor D.R. Lide, capítulos 6 e 8, 87º edição, 2006 - 2007, CRC). Esse estado parcialmente infiltrado permite que a reação prossiga com alto grau de carbonatação em um período de tempo fixo.[0148] Preferably, gas-assisted HLPS processes use the partially infiltrated pore space to allow the gas diffusion to rapidly infiltrate the porous preformed material, and saturate the thin porous liquid interfacial solvent films with CO, dissolved. CO-based species have low solubility in pure water (1.5 g / L at 25 ºC, 1 atm). Thus, a substantial amount of CO, must be continuously supplied to, and distributed throughout, the porous preform, to allow a significant conversion of carbonate. The use of gas diffusion offers a huge increase (about 100 times) in the diffusion length in relation to that of the diffusion of CO, soluble for an equivalent time in a liquid phase. ("Handbook of chemistry and physics" - "Manual of chemistry and physics", editor DR Lide, chapters 6 and 8, 87th edition, 2006 - 2007, CRC). This partially infiltrated state allows the reaction to proceed with a high degree of carbonation over a fixed period of time.
[0149] A água líquida nos poros acelera a taxa de reação porque provê um meio para ionização de espécies de ácido carbônico e de cálcio. No entanto, os níveis de água precisam ser suficientemente baixos para que o gás CO> possa se difundir na matriz porosa antes da dissolução na fase aquosa ligada por poros. Além disso, o pré-formado poroso de dissolução ativa serve como modelo para o crescimento expansivo de cristais reativos. Assim, o elemento e as matrizes de ligação podem ser formados com mínima distorção e tensões residuais. Isto permite obter formatos grandes e complexos, tais como aqueles necessários para infraestrutura e materiais de construção, além de muitas outras aplicações.[0149] The liquid water in the pores speeds up the reaction rate because it provides a means for ionizing species of carbonic acid and calcium. However, the water levels need to be low enough so that the CO> gas can diffuse into the porous matrix before dissolving in the pore-bound aqueous phase. In addition, the active dissolving porous preform serves as a model for the expansive growth of reactive crystals. Thus, the connecting element and matrices can be formed with minimal distortion and residual stresses. This makes it possible to obtain large and complex formats, such as those needed for infrastructure and building materials, in addition to many other applications.
[0150] Logo, várias combinações de condições de cura podem ser criadas para alcançarem o processo de produção desejado, incluindo temperaturas de reação, pressões e comprimentos de reação variados. Em uma primeira forma de incorporação exemplificativa, a água está presente no material precursor (por exemplo, como água residual proveniente da etapa de mistura anterior), e água líquida é provida aos materiais precursores (por exemplo, para manter o nível da água e / ou controlar a perda de água por evaporação) juntamente com CO, com o processo de cura sendo conduzido a cerca de 90 ºC e a aproximadamente 20 psig [ou seja, 20 psi (1,41 kgf/cm2) acima da pressão ambiente], durante tempos variando de cerca de 2 a 90 horas.[0150] Therefore, various combinations of curing conditions can be created to achieve the desired production process, including reaction temperatures, pressures and varying reaction lengths. In a first exemplary embodiment, water is present in the precursor material (for example, as waste water from the previous mixing step), and liquid water is provided to the precursor materials (for example, to maintain the water level and / or control the loss of water through evaporation) together with CO, with the curing process being conducted at about 90 ° C and approximately 20 psig [ie 20 psi (1.41 kgf / cm2) above ambient pressure], for times ranging from about 2 to 90 hours.
[0151] Em uma segunda forma de incorporação exemplificativa, a água está presente no material precursor (por exemplo, como água residual proveniente da etapa anterior de mistura), e vapor de água é fornecido aos materiais precursores (por exemplo, para manter o nível da água e / ou controlar a perda de água por evaporação) juntamente com CO, com o processo de cura sendo conduzido a cerca de 90 ºC e a aproximadamente 20 psig [isto é, 20 psi (1,41 kgf/cm2?) acima da pressão ambiente], durante tempos variando de cerca de 2 a 90 horas.[0151] In a second exemplary embodiment, water is present in the precursor material (for example, as waste water from the previous mixing step), and water vapor is supplied to the precursor materials (for example, to maintain the level of water and / or control water loss by evaporation) together with CO, with the curing process being conducted at about 90 ° C and approximately 20 psig [ie 20 psi (1.41 kgf / cm2?) above of ambient pressure], for times ranging from about 2 to 90 hours.
[0152] Em uma terceira forma de incorporação exemplificativa, a água está presente no material precursor (por exemplo, como água residual proveniente da etapa anterior de mistura), e vapor de água é fornecido aos materiais precursores (por exemplo, para manter o nível da água e / ou controlar a perda de água por evaporação) juntamente com CO, com o processo de cura sendo realizado a cerca de 25 a 90 ºC e a O psig (à pressão atmosférica ambiente), durante cerca de 2 a 72 horas.[0152] In a third exemplary embodiment, water is present in the precursor material (for example, as waste water from the previous mixing stage), and water vapor is supplied to the precursor materials (for example, to maintain the level of water and / or control the loss of water by evaporation) together with CO, with the curing process being carried out at about 25 to 90 ºC and at 0 psig (at ambient atmospheric pressure), for about 2 to 72 hours.
[0153] Nas formas de incorporação acima, o tempo necessário para a cura de um objeto de material compósito é determinada pela capacidade do vapor de água e do gás CO, se difundirem através do objeto. Em geral, objetos mais grossos levam mais tempo para curar do que objetos mais finos. Similarmente, objetos com alta densidade (e menos espaços porosos abertos) levam mais tempo para curar do que objetos com baixa densidade (e mais espaços porosos abertos). A tabela a seguir provê exemplos de como os tempos de cura podem variar com relação às espessuras menores (ou espessura da parede, ou espessura da seção) das três dimensões, e com relação à densidade aparente de um objeto que está sendo fabricado. TABELA 1 - EXEMPLOS DE TEMPOS DE CURA E MENOR ESPESSURA composto (mm) compósito (g/cm?) de cura (h) DISCUSSÃO DE MICRO-ESTRUTURAS FABRICADAS[0153] In the forms of incorporation above, the time required for the curing of a composite material object is determined by the ability of water vapor and CO gas to diffuse through the object. In general, thicker objects take longer to heal than thinner objects. Similarly, objects with high density (and less open porous spaces) take longer to heal than objects with low density (and more open porous spaces). The following table provides examples of how curing times can vary with respect to the smaller thicknesses (or wall thickness, or section thickness) of the three dimensions, and with respect to the apparent density of an object being manufactured. TABLE 1 - EXAMPLES OF CURE TIMES AND LESS THICKNESS composite (mm) composite (g / cm?) Curing (h) DISCUSSION OF MANUFACTURED MICRO-STRUCTURES
[0154] Conforme ilustrado esquematicamente nas figs. 11(a) a 11(c), um elemento de ligação inclui um núcleo (representado pela porção interna preta), uma primeira camada (representada pela porção média branca), e uma segunda camada ou camada encapsulante (representada pela porção externa). A primeira camada pode incluir apenas uma camada ou múltiplas subcamadas, e pode cobrir total ou parcialmente o núcleo. A primeira camada pode existir em uma fase cristalina, uma fase amorfa, ou uma mistura das mesmas, e pode estar em uma fase contínua ou como partículas discretas. A segunda camada pode incluir apenas uma camada ou múltiplas subcamadas, e também pode cobrir total ou parcialmente a primeira camada. A segunda camada pode incluir uma pluralidade de partículas ou pode estar em uma fase contínua, com um mínimo de partículas discretas.[0154] As shown schematically in figs. 11 (a) to 11 (c), a connecting element includes a core (represented by the black inner portion), a first layer (represented by the middle white portion), and a second layer or encapsulating layer (represented by the outer portion). The first layer may include only one layer or multiple sublayers, and may cover the core in whole or in part. The first layer can exist in a crystalline phase, an amorphous phase, or a mixture of them, and can be in a continuous phase or as discrete particles. The second layer can include only one layer or multiple sublayers, and can also cover the first layer in whole or in part. The second layer can include a plurality of particles or it can be in a continuous phase, with a minimum of discrete particles.
[0155] Um elemento de ligação pode exibir qualquer tamanho e qualquer morfologia regular ou irregular, sólida ou oca, dependendo da aplicação pretendida. Morfologias exemplificativas incluem cubos, cubóides, prismas, discos, pirâmides, poliedros ou partículas multifacetadas, cilindros, esferas, cones, anéis, tubos, crescentes, agulhas, fibras, fibras, filamentos, flocos, esferas, sub-esferas, contas, grãos, granulados, oblongos, hastes, ondulações, etc..[0155] A connecting element can display any size and any regular or irregular, solid or hollow morphology, depending on the intended application. Exemplary morphologies include cubes, cuboids, prisms, discs, pyramids, polyhedra or multifaceted particles, cylinders, spheres, cones, rings, tubes, crescents, needles, fibers, fibers, filaments, flakes, spheres, sub-spheres, beads, grains, granules, oblong, rods, corrugations, etc.
[0156] Em geral, conforme discutido aqui mais detalhadamente, um elemento de ligação é produzido a partir de materiais precursores reativos (por exemplo, partículas precursoras) através de um processo de transformação. As partículas precursoras podem ter qualquer tamanho e formato, desde que atendam às necessidades da aplicação pretendida. O processo de transformação geralmente leva a elementos de ligação correspondentes tendo tamanhos e formatos semelhantes àqueles das partículas precursoras.[0156] In general, as discussed here in more detail, a linker is produced from reactive precursor materials (for example, precursor particles) through a transformation process. Precursor particles can have any size and shape, as long as they meet the needs of the intended application. The transformation process generally leads to corresponding connecting elements having sizes and shapes similar to those of the precursor particles.
[0157] Dentro da matriz de ligação, os elementos de ligação podem estar posicionados, um em relação ao outro, em qualquer uma dentre várias orientações. As figs. 12(a) a 12(f) ilustram esquematicamente uma matriz de ligação exemplificativa que inclui elementos de ligação em formato de fibras ou de plaquetas em diferentes orientações possivelmente diluídas pela incorporação de um material de enchimento, conforme representado pelo espaçamento entre os elementos de ligação. A fig. 12(a), por exemplo, ilustra uma matriz de ligação que inclui elementos de ligação em formato de fibras alinhados em uma direção unidirecional ("1-D") (por exemplo, alinhados em relação à direção x). A fig. 12(b) ilustra uma matriz de ligação que inclui elementos de ligação em formato de plaquetas alinhados em uma orientação de duas direções ("2-D") (por exemplo, alinhados em relação às direções x e y). A fig. 12(c) ilustra uma matriz de ligação que inclui elementos de ligação em formato de plaquetas alinhados em uma orientação de três direções ("3-D") (por exemplo, alinhados em relação às direções x, y e z). A fig. 12(d) ilustra uma matriz de ligação que inclui elementos de ligação em formato de plaquetas em uma orientação aleatória, onde os elementos de ligação não estão alinhados em relação a nenhuma direção específica. A fig. 12(e) ilustra uma matriz de ligação que inclui uma concentração relativamente alta de elementos de ligação em formato de plaquetas que estão alinhados em uma orientação 3-D. A fig. 12(f) ilustra uma matriz de ligação que inclui uma concentração relativamente baixa de elementos de ligação em formato de plaquetas que estão situados em uma orientação aleatória (uma rede de percolação). O material compósito da fig. 12(f) atinge o limiar de percolação porque uma grande proporção dos elementos de ligação estão se tocando, e assim uma rede contínua de contatos são formados desde uma extremidade do material até a outra extremidade. O limiar de percolação é a concentração crítica acima da qual os elementos de ligação apresentam conectividade de longo alcance, com uma orientação ordenada, por exemplo, como na fig. 12(e), ou uma orientação aleatória, por exemplo, como na fig. 12(f), dos elementos de ligação. Exemplos de padrões de conectividade podem ser encontrados, por exemplo, em Newnham, et al.,, "Connectivity and piezoelectric-[0157] Within the connection matrix, the connection elements can be positioned, in relation to each other, in any one of several orientations. Figs. 12 (a) to 12 (f) schematically illustrate an exemplary connection matrix that includes fiber or platelet-shaped connecting elements in different orientations possibly diluted by the incorporation of a filler material, as represented by the spacing between the connecting elements . Fig. 12 (a), for example, illustrates a connecting matrix that includes fiber-shaped connecting elements aligned in a unidirectional ("1-D") direction (for example, aligned with respect to the x direction). Fig. 12 (b) illustrates a connecting matrix that includes platelet-shaped connecting elements aligned in a two-direction ("2-D") orientation (for example, aligned with respect to the x and y directions). Fig. 12 (c) illustrates a connecting matrix that includes platelet-shaped connecting elements aligned in a three-direction ("3-D") orientation (for example, aligned with respect to the x, y and z directions). Fig. 12 (d) illustrates a connecting matrix that includes platelet-shaped connecting elements in a random orientation, where the connecting elements are not aligned with respect to any specific direction. Fig. 12 (e) illustrates a binding matrix that includes a relatively high concentration of platelet-shaped binding elements that are aligned in a 3-D orientation. Fig. 12 (f) illustrates a binding matrix that includes a relatively low concentration of platelet-shaped connecting elements that are situated in a random orientation (a percolation network). The composite material of fig. 12 (f) reaches the percolation threshold because a large proportion of the connecting elements are touching, and thus a continuous network of contacts are formed from one end of the material to the other end. The percolation threshold is the critical concentration above which the connecting elements have long-range connectivity, with an ordered orientation, for example, as in fig. 12 (e), or a random orientation, for example, as in fig. 12 (f), of the connecting elements. Examples of connectivity patterns can be found, for example, in Newnham, et al., "Connectivity and piezoelectric-
prroelectric composites” ("Conectividade e compósitos piezoelétricos-piroelétricos"), Mat. Res. Bull. ("Boletim de Pesquisa de Materiais”), Vol. 13, págs. 525 a 536, 1978.prroelectric composites ”(" Connectivity and piezoelectric-pyroelectric composites "), Mat. Res. Bull. ("Materials Research Bulletin"), Vol. 13, pp. 525 to 536, 1978.
[0158] A pluralidade de elementos de ligação pode ser transformada quimicamente a partir de qualquer material precursor adequado, como por exemplo a partir de qualquer precursor adequado da composição de silicato de cálcio. A composição precursora de silicato de cálcio também pode incluir um ou mais elementos químicos de alumínio, magnésio e ferro.[0158] The plurality of linkers can be chemically transformed from any suitable precursor material, such as from any suitable precursor of the calcium silicate composition. The calcium silicate precursor composition may also include one or more chemical elements of aluminum, magnesium and iron.
[0159] A pluralidade de elementos de ligação pode apresentar qualquer tamanho médio de partícula e distribuição de tamanho adequados, dependendo do material compósito desejado. Em certas formas de incorporação, a pluralidade de elementos de ligação possui um tamanho médio de partícula na faixa de cerca de 1 um a aproximadamente 100 um (por exemplo, cerca de 1 um a aproximadamente 80 um, cerca de 1 pum a aproximadamente 60 um, cerca de 1 um a aproximadamente 50 um, cerca de 1 um a aproximadamente 40 um, cerca de 1 um a aproximadamente 30 um, cerca de 1 um a aproximadamente 20 um, cerca de 1 um a aproximadamente 10 um, cerca de 5 um a aproximadamente 90 um, cerca de 5 um a aproximadamente 80 um, cerca de 5 um à aproximadamente 70 um, cerca de 5 um a aproximadamente 60 um, cerca de 5 um à aproximadamente 50 um, cerca de 5 um a aproximadamente 40 um, cerca de 10 um à aproximadamente 80 um, cerca de 10 um à aproximadamente 70 um, cerca de 10 um à aproximadamente 60 um, cerca de 10 um à aproximadamente 50 um, cerca de 10 um à aproximadamente 40 um, cerca de 10 um à aproximadamente 30 um, cerca de 10 um à aproximadamente 20 um).[0159] The plurality of connecting elements can have any suitable average particle size and size distribution, depending on the desired composite material. In certain embodiments, the plurality of connecting elements have an average particle size in the range of about 1 µm to approximately 100 µm (e.g., about 1 µm to approximately 80 µm, about 1 µm to approximately 60 µm) , about 1 µm to approximately 50 µm, about 1 µm to approximately 40 µm, about 1 µm to approximately 30 µm, about 1 µm to approximately 20 µm, about 1 µm to approximately 10 µm, about 5 µm at approximately 90 µm, about 5 µm to approximately 80 µm, about 5 µm to approximately 70 µm, about 5 µm to approximately 60 µm, about 5 µm to approximately 50 µm, about 5 µm to approximately 40 µm, about 10 µm to approximately 80 µm, about 10 µm to approximately 70 µm, about 10 µm to approximately 60 µm, about 10 µm to approximately 50 µm, about 10 µm to approximately 40 µm, about 10 µm to approximately 30 µm, about 10 µm to approximately 20 µm).
[0160] Em alguns casos, um material compósito inclui uma pluralidade de elementos de ligação e uma pluralidade de partículas de enchimento. Cada elemento de ligação inclui um núcleo compreendendo principalmente uma composição de silicato de cálcio, uma primeira camada ou camada interna rica em sílica, e uma segunda camada ou camada externa rica em carbonato de cálcio. A pluralidade de elementos de ligação e a pluralidade de partículas de enchimento formam juntas uma ou mais matrizes de ligação, e os elementos de ligação e as partículas de enchimento ficam substancialmente e uniformemente dispersos e ligados entre si nas matrizes, e assim o material compósito exibe uma ou mais texturas, padrões e propriedades físicas. Em alguns casos, os elementos de ligação podem ter um núcleo de silicato de magnésio e uma primeira camada ou camada interna rica em sílica, e uma segunda camada ou camada externa rica em carbonato de magnésio. O silicato de magnésio pode incluir óxidos de alumínio, cálcio, ferro ou manganês.[0160] In some cases, a composite material includes a plurality of connecting elements and a plurality of filler particles. Each connecting element includes a core comprising primarily a calcium silicate composition, a first layer or inner layer rich in silica, and a second layer or outer layer rich in calcium carbonate. The plurality of bonding elements and the plurality of filler particles together form one or more bonding matrices, and the bonding elements and filler particles are substantially and uniformly dispersed and bonded together in the matrices, and thus the composite material exhibits one or more textures, patterns and physical properties. In some cases, the linkers may have a magnesium silicate core and a first layer or inner layer rich in silica, and a second layer or outer layer rich in magnesium carbonate. Magnesium silicate can include oxides of aluminum, calcium, iron or manganese.
[0161] Em certas formas de incorporação, esses materiais compósitos podem exibir vários padrões, texturas, e outras características, tais como padrões visuais de várias cores. Além disso, os materiais compósitos da invenção exibem propriedades de resistência à compressão, de resistência à flexão e de absorção de água semelhantes às do concreto convencional ou dos materiais naturais correspondentes.[0161] In certain forms of incorporation, these composite materials can exhibit various patterns, textures, and other characteristics, such as visual patterns of various colors. In addition, the composite materials of the invention exhibit properties of compressive strength, flexural strength and water absorption similar to conventional concrete or corresponding natural materials.
[0162] Em certas formas de incorporação, o compósito inclui ainda um pigmento. O pigmento pode estar disperso uniformemente ou disperso de uma maneira substancialmente desigual nas matrizes de ligação, dependendo do material compósito desejado. O pigmento pode ser qualquer pigmento adequado, incluindo, por exemplo, óxidos de vários metais (por exemplo, óxido de ferro, óxido de cobalto, óxido de cromo). O pigmento pode ser de qualquer cor ou cores, por exemplo, selecionadas dentre preto, branco, azul, cinza, rosa, verde, vermelho, amarelo e marrom. O pigmento pode estar presente em qualquer quantidade adequada, dependendo do material compósito desejado, por exemplo, em uma quantidade variando de cerca de 0,0% a aproximadamente 10% em peso (por exemplo, cerca de 0,0% a aproximadamente 8%, cerca de 0,0% a aproximadamente 6 %, cerca de 0,0% a aproximadamente 5%, cerca de 0,0% a aproximadamente 4%, cerca de 0,0% a aproximadamente 3%, cerca de 0,0% a aproximadamente 2%, cerca de 0,0% a aproximadamente 1%, cerca de 0,0% a aproximadamente 0,5%, cerca de 0,0% a aproximadamente 0,3%, cerca de 0,0% a aproximadamente 2%, cerca de 0,0% a aproximadamente 0,1%).[0162] In certain forms of incorporation, the composite also includes a pigment. The pigment may be uniformly dispersed or substantially unevenly dispersed in the bonding matrices, depending on the desired composite material. The pigment can be any suitable pigment, including, for example, oxides of various metals (for example, iron oxide, cobalt oxide, chromium oxide). The pigment can be of any color or colors, for example, selected from black, white, blue, gray, pink, green, red, yellow and brown. The pigment can be present in any suitable amount, depending on the desired composite material, for example, in an amount ranging from about 0.0% to approximately 10% by weight (for example, about 0.0% to approximately 8% , about 0.0% to approximately 6%, about 0.0% to approximately 5%, about 0.0% to approximately 4%, about 0.0% to approximately 3%, about 0.0 % to approximately 2%, approximately 0.0% to approximately 1%, approximately 0.0% to approximately 0.5%, approximately 0.0% to approximately 0.3%, approximately 0.0% to approximately 2%, approximately 0.0% to approximately 0.1%).
EXEMPLOS EXEMPLO 1: SISTEMA DE CURA COM ESPAÇAMENTO AJUSTÁVEL ENTRE OSEXAMPLES EXAMPLE 1: HEALING SYSTEM WITH ADJUSTABLE SPACE BETWEEN
[0163] Foi fabricado um sistema de cura em que o espaçamento entre as placas do produto pode ser ajustado. Aumentar ou diminuir o espaçamento entre as placas nas quais os objetos de concreto discretos foram colocados altera o tamanho do canal 101, formado entre a parte superior dos objetos de concreto discretos e a parte inferior da placa acima dos objetos de concreto discretos. O tamanho desse canal 101, governado pelo espaço entre as placas e as dimensões dos objetos de concreto discretos, afeta a velocidade do fluido que viaja através dos objetos. Para um volume constante de fluxo de fluido entre as placas, um canal 101 menor aumenta a velocidade, e um alargamento do canal 101 diminui a velocidade.[0163] A curing system was manufactured in which the spacing between product plates can be adjusted. Increasing or decreasing the spacing between the plates on which the discrete concrete objects were placed changes the size of the channel 101, formed between the top of the discrete concrete objects and the bottom of the plate above the discrete concrete objects. The size of this channel 101, governed by the space between the plates and the dimensions of the discrete concrete objects, affects the speed of the fluid that travels through the objects. For a constant volume of fluid flow between the plates, a smaller channel 101 increases the speed, and widening the channel 101 decreases the speed.
[0164] Dependendo da proporção entre os elementos de ligação e o material de enchimento, do teor de água, do grau de compactação e das dimensões dos objetos de concreto discretos não curados, é desejável uma alteração na velocidade do fluxo de fluido através do tamanho aumentado ou diminuído do canal 101. Uma imagem desse sistema é mostrada na fig. 15.[0164] Depending on the proportion between the connecting elements and the filling material, the water content, the degree of compaction and the dimensions of the uncured discrete concrete objects, a change in the speed of the fluid flow through the size is desirable increased or decreased from channel 101. An image of that system is shown in fig. 15.
[0165] Em algumas formas de incorporação onde a proporção entre os elementos de ligação e o enchimento é alta, pode ser desejável aumentar o tamanho do canal 101 para melhorar as propriedades dos objetos acabados e otimizar o tempo total necessário para o processo.[0165] In some forms of incorporation where the proportion between the connecting elements and the filling is high, it may be desirable to increase the size of the channel 101 to improve the properties of the finished objects and to optimize the total time necessary for the process.
[0166] Em algumas formas de incorporação onde a proporção entre os elementos de ligação e o enchimento é baixa, pode ser desejável diminuir o tamanho do canal 101 para melhorar as propriedades dos objetos acabados e otimizar o tempo total necessário para o processo.[0166] In some forms of incorporation where the proportion between the connecting elements and the filling is low, it may be desirable to decrease the size of the channel 101 to improve the properties of the finished objects and to optimize the total time necessary for the process.
[0167] Em algumas formas de incorporação, múltiplas categorias de objetos de concreto discretos, tendo diferentes proporções entre elementos de ligação e enchimento, teores de água, graus de compactação, ou dimensões, serão processadas na mesma câmara ou envelope. Nessa forma de incorporação, o tamanho do canal 101 pode ser ajustado independentemente para cada placa de produto de acordo com o tipo de objeto de concreto adjacente ao canal. Esse método permite ajustar a velocidade do gás do processo de acordo com a velocidade ideal para cada categoria de objetos de concreto, a fim de unificar as propriedades dos objetos acabados e otimizar o tempo total necessário para o processo. EXEMPLO 2: SISTEMA DE CURA COM FLUXO REVERSÍVEL[0167] In some forms of incorporation, multiple categories of discrete concrete objects, having different proportions between connecting and filling elements, water contents, degrees of compaction, or dimensions, will be processed in the same chamber or envelope. In this form of incorporation, the size of the channel 101 can be adjusted independently for each product plate according to the type of concrete object adjacent to the channel. This method allows to adjust the speed of the process gas according to the ideal speed for each category of concrete objects, in order to unify the properties of the finished objects and to optimize the total time necessary for the process. EXAMPLE 2: REVERSIBLE FLOW HEALING SYSTEM
[0168] Foi concebido um sistema de cura no qual o fluxo do gás do processo é direcionado para canais entre os objetos de concreto discretos, bem como entre objetos de concreto discretos e componentes da câmara. A direção do fluxo em todos os canais é reversível. Os envelopes ou câmaras são capazes de acomodar uma pluralidade de objetos de concreto discretos dispostos em uma matriz à medida que o fluido flui sobre esses objetos de concreto. À medida que o fluido flui sobre a pluralidade de objetos discretos, as condições do fluido, tais como temperatura, umidade relativa ou teor de umidade, e velocidade, se alteram. Depois do fluido percorrer um comprimento específico, que é governado pela condição inicial do fluido e pelas propriedades da pluralidade de objetos de concreto discretos, tais como, por exemplo, proporção entre elementos de ligação e enchimento, teor de água, grau de compactação e dimensões, a condição do fluido nos canais entre os componentes da câmara e nos canais entre os objetos de concreto discretos torna-se inadequada para a cura ideal. Em outras palavras, a temperatura do fluido cai e a umidade relativa ou o teor de umidade do fluido aumenta, além de um limite adequado para a cura dos objetos de concreto discretos.[0168] A curing system was designed in which the flow of process gas is directed to channels between discrete concrete objects, as well as between discrete concrete objects and chamber components. The flow direction in all channels is reversible. The envelopes or chambers are capable of accommodating a plurality of discrete concrete objects arranged in a matrix as the fluid flows over these concrete objects. As the fluid flows over the plurality of discrete objects, the conditions of the fluid, such as temperature, relative humidity or moisture content, and speed, change. After the fluid travels a specific length, which is governed by the initial condition of the fluid and the properties of the plurality of discrete concrete objects, such as, for example, proportion between connecting and filling elements, water content, degree of compaction and dimensions , the condition of the fluid in the channels between the components of the chamber and in the channels between the discrete concrete objects becomes inadequate for the ideal cure. In other words, the temperature of the fluid drops and the relative humidity or moisture content of the fluid increases, in addition to an adequate limit for the curing of discrete concrete objects.
[0169] Em algumas formas de incorporação, o fluido é considerado inadequado para uso quando a temperatura do fluido é reduzida para abaixo de 60 ºC, ou abaixo de 55 ºC, ou abaixo de 50 ºC, ou abaixo de 45 ºC, ou abaixo de 40 ºC ou abaixo de 35 ºC, ou abaixo de 30 ºC, ou abaixo de 25 ºC.[0169] In some forms of incorporation, the fluid is considered unsuitable for use when the fluid temperature is reduced to below 60 ºC, or below 55 ºC, or below 50 ºC, or below 45 ºC, or below 40 ºC or below 35 ºC, or below 30 ºC, or below 25 ºC.
[0170] Em algumas formas de incorporação, o fluido é considerado inadequado para uso na cura quando o teor de umidade do fluido, expresso como umidade relativa, está acima de 20%, ou acima de 30%, ou acima de 40%, ou acima de 50 % ou acima de 60%, ou acima de 70%, ou acima de 80%, ou acima de 90%.[0170] In some forms of incorporation, the fluid is considered unsuitable for use in curing when the moisture content of the fluid, expressed as relative humidity, is above 20%, or above 30%, or above 40%, or above 50% or above 60%, or above 70%, or above 80%, or above 90%.
[0171] No entanto, revertendo-se a direção do fluxo de fluido pelo menos uma vez durante o ciclo de cura, o comprimento da matriz dos objetos de concreto discretos que podem ser curados pode ser aumentado. Fazendo-se isto, os objetos de concreto discretos localizados a jusante, que são expostos ao fluido mais frio e com maior teor de umidade, agora são expostos a um fluido mais seco e com menor teor de umidade durante pelo menos parte do ciclo de cura. Em algumas formas de incorporação, esse comprimento pode ser aumentado de modo a dobrar o comprimento no qual as condições do gás se tornariam inadequadas para que o gás fosse usado para cura, na configuração tendo um fluxo unidirecional ao longo do ciclo de cura. Em geral esse conceito ajuda a aumentar a capacidade do envelope ou câmara.[0171] However, by reversing the direction of fluid flow at least once during the curing cycle, the matrix length of the discrete concrete objects that can be cured can be increased. In doing so, discrete concrete objects located downstream, which are exposed to the colder fluid and with a higher moisture content, are now exposed to a drier fluid with a lower moisture content during at least part of the curing cycle. . In some forms of incorporation, this length can be increased to double the length at which the gas conditions would become unsuitable for the gas to be used for curing, in the configuration having a unidirectional flow throughout the curing cycle. In general, this concept helps to increase the capacity of the envelope or chamber.
[0172] Um desenho em escala ampliada de um sistema exemplificativo é mostrado na fig.[0172] An enlarged scale drawing of an exemplary system is shown in fig.
16. Uma ampliação do desenho do sistema proposto tendo objetos de concreto dentro é mostrada na fig. 17.16. An enlargement of the design of the proposed system with concrete objects inside is shown in fig. 17.
[0173] Em outra forma de incorporação, os produtos podem ser empilhados em placas uma acima da outra, conforme mostrado na fig. 15, e incluídos dentro de uma versão modificada do sistema proposto mostrado nas figs. 16 e 17, onde a altura da câmara foi aumentada para acomodar múltiplas prateleiras. EXEMPLO 3: CURA DE UMA LAJE DE NÚCLEO OCO USANDO O MÉTODO ISOTÉRMICO DE[0173] In another form of incorporation, the products can be stacked on plates one above the other, as shown in fig. 15, and included within a modified version of the proposed system shown in figs. 16 and 17, where the height of the chamber has been increased to accommodate multiple shelves. EXAMPLE 3: CURE OF A HOLE CORE SLAB USING THE ISOTHERMAL METHOD OF
[0174] Um misturador planetário da série Sicoma TO8 (modelo MP 250 / 375 WWWSW) foi usado para misturar os componentes do projeto da mistura de concreto. A velocidade planetária foi de 18,5 RPM. O material de enchimento, na forma de 293,8 kg de agregado de 44" (6,4 mm) e 160,3 kg de areia, foi misturado a seco durante 90 segundos. Cinco kg de água, 168 g de mistura Glenium 7500 (da empresa BASF) e 120 g de uma mistura de integração de ar foram adicionados à mistura seca, e a combinação foi misturada durante mais 90 segundos. O aglutinante (ligante) na forma de 80,1 kg de cimento Solidia (empresa Solidia Technologies) (4% de pseudo-wollastonita, 19% de wollastonita, 13% de larnita, 2% de calcita e 62% de óxidos amorfos) foi adicionado ao material úmido no misturador, juntamente com outros 16 Kg de água. A combinação foi misturada durante mais 90 segundos. Foi verificado que o teor de umidade final da mistura era de 3,68%, conforme medido com um analisador de umidade Sartorius MAL00. Um total de três desses lotes foram transferidos para uma extrusora para extrusão de uma laje de núcleo oco.[0174] A Sicoma TO8 series planetary mixer (model MP 250/375 WWWSW) was used to mix the components of the concrete mix design. The planetary speed was 18.5 RPM. The filling material, in the form of 293.8 kg of 44 "(6.4 mm) aggregate and 160.3 kg of sand, was mixed dry for 90 seconds. Five kg of water, 168 g of Glenium 7500 mixture (from BASF) and 120 g of an air integration mixture were added to the dry mixture, and the combination was mixed for another 90 seconds The binder (binder) in the form of 80.1 kg of Solidia cement (company Solidia Technologies ) (4% pseudo-wollastonite, 19% wollastonite, 13% larnite, 2% calcite and 62% amorphous oxides) was added to the wet material in the mixer, along with another 16 kg of water. for another 90 seconds.The final moisture content of the mixture was found to be 3.68% as measured with a Sartorius MAL00 moisture analyzer. A total of three of these batches were transferred to an extruder for extruding a core slab hollow.
[0175] Dois cabos de aço com 40' (12,2 m) de comprimento e 3/8" (9,5 mm) de diâmetro (cabo de 7 fios de baixa relaxação, da empresa Sumiden Wire Products Corp.) foram tensionados para um alongamento de 3” (7,6 cm) ao longo do comprimento do leito de extrusão de aço. Os cabos foram colocados com um deles ficando localizado simetricamente entre a parte inferior da laje e os núcleos 1 e 2; e os outros dispostos simetricamente entre a parte inferior da laje e os núcleos 5 e 6.[0175] Two steel cables 40 '(12.2 m) long and 3/8 "(9.5 mm) in diameter (7-wire cable with low relaxation, from Sumiden Wire Products Corp.) were tensioned for a 3 ”(7.6 cm) elongation along the length of the steel extrusion bed. The cables were laid with one of them being located symmetrically between the bottom of the slab and cores 1 and 2; and the others arranged symmetrically between the bottom of the slab and cores 5 and 6.
[0176] Uma laje de núcleo oco foi extrudada no leito de aço por uma máquina de extrusão comercial Elematic EL 600/8 utilizando uma velocidade de broca de 55 RPM. À laje extrudada tinha 18 pés (5,5 m) de comprimento por 4 pés (1,2 m) de largura por 8 polegadas (20,3 cm) de altura, e continha seis núcleos ocos [com 6” (15 cm) de diâmetro]. Os núcleos adjacentes foram separados por uma parede de 1,25” (3,2 cm) de espessura. A fig. 18 ilustra uma imagem da laje de núcleo oco.[0176] A hollow core slab was extruded into the steel bed by a commercial Elematic EL 600/8 extrusion machine using a drill speed of 55 RPM. The extruded slab was 18 feet (5.5 m) long by 4 feet (1.2 m) wide by 8 inches (20.3 cm) high, and contained six hollow cores [6 "(15 cm) in diameter]. The adjacent cores were separated by a 1.25 ”(3.2 cm) thick wall. Fig. 18 illustrates an image of the hollow core slab.
[0177] A fig. 19 é um desenho esquemático do aparelho de cura. O leito foi aquecido por circulação de água quente através de tubos dentro do leito de aço durante a cura. A temperatura da água de aquecimento foi mantida por uma caldeira a gás mantida a 81 ºC. A temperatura na superfície superior do leito de aço foi de cerca de 49 ºC. Água fria de um resfriador (mantida a 10 ºC) foi circulada através de um condensador para remover à umidade do fluxo de gás circulante. Um aquecedor elétrico (3,75 kW) foi mantido a 87 ºC para aquecer o fluxo de gás circulante seco antes dele retornar à câmara de cura. À velocidade do ventilador de circulação era controlada por um conversor de frequência. A velocidade inicial do ventilador foi de 30 Hz. CO, seco foi fornecido sob demanda ao sistema de cura através de um controlador de fluxo de massa Alicat. A câmara de cura consistiu no leito de extrusão de aço e em uma chapa de polietileno, que funcionou como uma cobertura e separou o fluxo de CO; / HO da atmosfera ambiente. A cobertura cobriu a laje de núcleo oco e foi esticada entre paredes de suporte em cada extremidade da laje. A cobertura foi vedada ao longo do leito de extrusão de aço, e até as paredes de extremidade, com tiras magnéticas, e foi inflada pelo fluxo de gás circulante. A pressão diferencial entre o interior e o exterior da cobertura foi mantida ligeiramente acima da pressão atmosférica [pressão diferencial = +0,2 polegadas (+5,1 mm) de coluna de água]. Cada parede de extremidade da câmara de cura tinha o mesmo formato de seção transversal da laje, exceto que as paredes tinham 9,25" (23,5 cm) em vez de 8” (20,3 cm)[0177] Fig. 19 is a schematic drawing of the curing apparatus. The bed was heated by circulating hot water through tubes inside the steel bed during curing. The temperature of the heating water was maintained by a gas boiler maintained at 81 ºC. The temperature on the upper surface of the steel bed was around 49 ºC. Cold water from a cooler (maintained at 10 ºC) was circulated through a condenser to remove moisture from the circulating gas flow. An electric heater (3.75 kW) was maintained at 87 ºC to heat the flow of dry circulating gas before it returned to the curing chamber. The speed of the circulation fan was controlled by a frequency converter. The initial fan speed was 30 Hz. CO, dry was supplied on demand to the curing system through an Alicat mass flow controller. The curing chamber consisted of the steel extrusion bed and a polyethylene sheet, which functioned as a cover and separated the CO flow; / HO of the ambient atmosphere. The roof covered the hollow core slab and was stretched between support walls at each end of the slab. The cover was sealed along the steel extrusion bed, and up to the end walls, with magnetic strips, and was inflated by the circulating gas flow. The differential pressure between the inside and outside of the cover was kept slightly above atmospheric pressure [differential pressure = +0.2 inches (+5.1 mm) of water column]. Each end wall of the curing chamber had the same cross-sectional shape as the slab, except that the walls were 9.25 "(23.5 cm) instead of 8" (20.3 cm)
de altura. Cada parede de extremidade servia como a frente de uma caixa retangular, formando uma câmara com 1 porta de entrada de gás oposta a 6 orifícios através dos quais o gás entrava ou saía da câmara de cura. Os 6 orifícios foram cobertos com uma chapa de metal perfurada, de modo que a câmara final atuava como um p/enum que funcionava para distribuir e suavizar o fluxo de gás na câmara de cura. Uma das duas portas pertencentes a um transmissor de pressão diferencial foi inserida através de uma parede de extremidade na câmara de cura. A outra porta foi deixada aberta para a atmosfera ambiente. A sonda de amostragem de um medidor de CO; com NDIR foi inserida na outra extremidade da câmara de cura através da parede de extremidade, para monitorar a concentração de CO, na câmara durante todo o ciclo de cura. Duas sondas de umidade / temperatura Vaisala foram colocadas dentro da câmara de cura, uma em cada extremidade junto às paredes da extremidade.in height. Each end wall served as the front of a rectangular box, forming a chamber with 1 gas inlet port opposite 6 holes through which the gas entered or left the curing chamber. The 6 holes were covered with a perforated metal plate, so that the final chamber acted as an enum that worked to distribute and smooth the flow of gas in the curing chamber. One of the two ports belonging to a differential pressure transmitter was inserted through an end wall in the curing chamber. The other door was left open to the ambient atmosphere. The sampling probe of a CO meter; with NDIR it was inserted at the other end of the curing chamber through the end wall, to monitor the CO concentration, in the chamber during the entire curing cycle. Two Vaisala humidity / temperature probes were placed inside the curing chamber, one at each end close to the end walls.
[0178] A câmara de cura foi purgada durante 10 minutos com gás CO». A circulação de gás foi revertida a cada 60 minutos durante a cura. A velocidade do ventilador foi reduzida para 15 Hz depois de 90 minutos da cura, e em seguida aumentada para 45 Hz depois de 209 minutos de cura, permanecendo assim até a execução da cura terminar após 490 minutos.[0178] The curing chamber was purged for 10 minutes with CO gas ». The gas circulation was reversed every 60 minutes during curing. The fan speed was reduced to 15 Hz after 90 minutes of curing, and then increased to 45 Hz after 209 minutes of curing, and remained so until the curing run ended after 490 minutes.
[0179] A fig. 20 mostra a umidade da câmara medida nas paredes de extremidade pelos sensores Vaisala ao longo da cura, bem como a quantidade acumulada de água condensada coletada ao longo do ciclo.[0179] FIG. 20 shows the humidity of the chamber measured on the end walls by Vaisala sensors during the curing, as well as the accumulated amount of condensed water collected during the cycle.
[0180] A resistência da laje de núcleo oco foi estimada utilizando um martelo de teste de ricochete a 44 pontos na superfície superior da laje. As medições de ricochete indicaram uma resistência à compressão média de 30 MPa (305,9 kgf/cm2). EXEMPLO 4: CURA DE UMA MOLDAGEM DE NÚCLEO OCO USANDO O MÉTODO[0180] The strength of the hollow core slab was estimated using a 44-point ricochet test hammer on the top surface of the slab. Ricochet measurements indicated an average compressive strength of 30 MPa (305.9 kgf / cm2). EXAMPLE 4: CURE A HOLE CORE MOLDING USING THE METHOD
[0181] O projeto da mistura consistiu em seis componentes sólidos: (1) 29% de agregado de 3/8" (9,5 mm), (2) 15% de agregado de 144" (6,4 mm), (3) 12% de quartzo britado de 2 mm, (4) 20% de areia de construção, (5) 11% de mármore branco 200, e (6) 13% de wollastonita NYCO 400. Os componentes foram misturados "secos" em um misturador de escala laboratorial 12" Kercher Industries durante 2 minutos. Foi adicionada água (570 g) com aditivo de goma aos componentes secos, e a mistura resultante foi misturada durante mais 4 minutos. Foi adicionada mais água (265 g), e a mistura foi misturada durante mais 4 minutos. Finalmente, mais água (260 g) foi adicionada e a mistura foi misturada durante mais 2 minutos.[0181] The design of the mixture consisted of six solid components: (1) 29% 3/8 "(9.5 mm) aggregate, (2) 15% 144" (6.4 mm) aggregate, ( 3) 12% 2 mm crushed quartz, (4) 20% construction sand, (5) 11% white marble 200, and (6) 13% NYCO 400 wollastonite. The components were mixed "dry" in a 12 "Kercher Industries laboratory scale mixer for 2 minutes. Water (570 g) with gum additive was added to the dry components, and the resulting mixture was mixed for an additional 4 minutes. More water (265 g) was added, and the mixture was mixed for an additional 4 minutes, finally, more water (260 g) was added and the mixture was mixed for an additional 2 minutes.
[0182] A mistura úmida foi moldada em um molde retangular de 4" x 4" x 20” (10,2 x 10,2 x 50,8 cm) com a dimensão mais longa disposta horizontalmente. Um tubo de PVC com 2” (5,1 cm) de diâmetro e 20” (50,8 cm) de comprimento que tinha sido envolvido em papel encerado foi fixado no centro do molde, de modo a formar um núcleo de 2” (5,1 cm) de diâmetro ao longo do comprimento da moldagem. A mistura de concreto foi moldada em 6 camadas com 30 segundos de vibração em cada camada, exceto na última, que foi vibrada durante 60 segundos.[0182] The wet mix was molded in a rectangular mold of 4 "x 4" x 20 "(10.2 x 10.2 x 50.8 cm) with the longest dimension horizontally arranged. A PVC tube 2 ”(5.1 cm) in diameter and 20” (50.8 cm) in length that had been wrapped in waxed paper was fixed in the center of the mold, so as to form a 2 ”core ( 5.1 cm) in diameter along the length of the impression. The concrete mixture was molded in 6 layers with 30 seconds of vibration in each layer, except the last one, which was vibrated for 60 seconds.
[0183] A moldagem de núcleo oco foi secada lentamente para evitar rachaduras. Foi permitido que secasse ao ar de um dia para o outro, sendo então colocada em um forno de secagem a 90 ºC durante 51 horas, seguido por mais 20 horas a 100 ºC. Após a secagem, a moldagem com núcleo oco foi removida do seu molde e o tubo de PVC foi removido do núcleo da moldagem. O peso líquido da moldagem de núcleo oco foi de 8769 gramas.[0183] The hollow core impression was dried slowly to avoid cracking. It was allowed to air dry overnight, then placed in a drying oven at 90 ° C for 51 hours, followed by an additional 20 hours at 100 ° C. After drying, the hollow core impression was removed from its mold and the PVC tube was removed from the impression core. The net weight of the hollow core impression was 8769 grams.
[0184] A fig. 21 é uma imagem da configuração de cura. Um encaixe de tubo de PVC foi inserido em cada extremidade do núcleo, com os encaixes de tubo sendo rosqueados, para que os gases de cura pudessem passar pela moldagem. A moldagem com núcleo oco foi envolta em um isolamento de fibra de vidro montado em folha de alumínio de 1” (2,5 cm) de espessura. Um dos encaixes de tubo do núcleo (conjunto do tubo de entrada) foi acoplado através de uma tubulação de aço inoxidável de 1/4' (7,6 cm) a um saturador de gás (um recipiente aquecido que continha água). O outro encaixe de tubo do núcleo (conjunto do tubo de saída) foi acoplado a um tubo de plástico de 14” (6,4 mm) que conduzia a um respiradouro. Cada conjunto de tubo foi dotado de um termopar para que a temperatura do gás de cura pudesse ser medida antes e depois da passagem pelo núcleo. Cada conjunto de tubo foi isolado com isolamento de fibra de vidro.[0184] Fig. 21 is an image of the cure configuration. A PVC pipe fitting was inserted at each end of the core, with the pipe fitting being threaded, so that the curing gases could pass through the molding. The hollow core molding was wrapped in fiberglass insulation mounted on 1 ”(2.5 cm) thick aluminum foil. One of the core tube fittings (inlet tube assembly) was coupled via 1/4 '(7.6 cm) stainless steel tubing to a gas saturator (a heated container that contained water). The other core tube fitting (outlet tube assembly) was attached to a 14 ”(6.4 mm) plastic tube that led to a vent. Each tube set was equipped with a thermocouple so that the temperature of the curing gas could be measured before and after passing through the core. Each tube set was insulated with fiberglass insulation.
[0185] A água no saturador foi mantida a 65 ºC durante todo o ciclo de cura. Gás dióxido de carbono foi borbulhado na água a 6,5 litros/minuto para saturar o fluxo de gás com vapor de água. Todo o calor e a água para a reação de cura foram transportados para o núcleo oco pelo fluxo saturado de dióxido de carbono. A temperatura na entrada do núcleo aumentou de 26 ºC para 60 ºC durante um período de uma hora, permanecendo assim pelo restante da operação de cura. Foram necessários mais 90 minutos para que a temperatura na saída do núcleo subisse para 53 ºC, permanecendo assim pelo restante do período de cura. A operação de cura terminou após 20 horas.[0185] The water in the saturator was kept at 65 ºC during the entire curing cycle. Carbon dioxide gas was bubbled into the water at 6.5 liters / minute to saturate the gas flow with water vapor. All heat and water for the curing reaction was transported to the hollow core by the saturated flow of carbon dioxide. The temperature at the entrance of the core increased from 26 ºC to 60 ºC over a period of one hour, remaining there for the rest of the curing operation. It took another 90 minutes for the temperature at the core outlet to rise to 53 ºC, remaining so for the rest of the curing period. The curing operation ended after 20 hours.
[0186] O isolamento que envolveu a moldagem de núcleo oco durante a execução da cura foi removido. O primeiro terço da moldagem (extremidade da entrada) pareceu úmido e mais escuro por fora do que o restante da moldagem, a qual pareceu mais clara e seca (fig. 22). A moldagem foi secada completamente em um forno de secagem até um peso constante de 8939 gramas, com um ganho de 170 gramas devido à carbonatação. À extensão média da carbonatação foi calculada em 40% a partir do ganho de peso.[0186] The insulation that involved the molding of the hollow core during the curing was removed. The first third of the impression (end of the impression) appeared moist and darker on the outside than the rest of the impression, which appeared lighter and drier (Fig. 22). The molding was dried completely in a drying oven to a constant weight of 8939 grams, with a gain of 170 grams due to carbonation. The average extent of carbonation was calculated at 40% from weight gain.
[0187] A moldagem de núcleo oco seca foi cortada ao meio para avaliar a uniformidade da cura, uma vez que as duas extremidades da moldagem estavam visualmente diferentes. Um pouco de material foi perdido no corte da moldagem, e um pouco de material foi perdido como lascas das bordas externas do corte, causadas pela lâmina de serra. O padrão das lascas era simétrico e aproximadamente igual em ambas as metades do corte, portanto as perdas de corte foram aproximadamente iguais para ambas as peças. O peso total das perdas de corte foi de 137 gramas.[0187] The dry hollow core impression was cut in half to assess the uniformity of the cure, since the two ends of the impression were visually different. Some material was lost in the molding cut, and some material was lost as splinters from the outer edges of the cut, caused by the saw blade. The chip pattern was symmetrical and approximately equal in both halves of the cut, so the cutting losses were approximately equal for both parts. The total weight of the cutting losses was 137 grams.
[0188] O corte das bordas internas (por exemplo, a superfície do núcleo) foi limpo, o que sugere que o interior da moldagem reagiu melhor que o exterior, e que a extensão da reação variou em um padrão radial em torno do núcleo. O peso da metade de entrada da moldagem seca foi de 4429 gramas, enquanto que o peso da metade de saída da moldagem seca foi de 4373 gramas. Assim, a massa restante após o corte da laje foi distribuída uniformemente nas duas metades (extremidade de entrada de 50,3%; extremidade de saída de 49,7%). Portanto, a extensão da carbonatação foi distribuída uniformemente ao longo do comprimento da moldagem de núcleo oco.[0188] The cut of the inner edges (for example, the surface of the core) has been cleaned, which suggests that the interior of the impression reacted better than the exterior, and that the extent of the reaction varied in a radial pattern around the core. The weight of the dry impression inlet half was 4429 grams, while the weight of the dry impression outlet half was 4373 grams. Thus, the remaining mass after cutting the slab was evenly distributed in the two halves (50.3% inlet end; 49.7% inlet end). Therefore, the extent of carbonation was evenly distributed over the length of the hollow core molding.
[0189] A invenção do Requerente é aqui descrita em formas de incorporação preferidas fazendo referência às figuras, nas quais números semelhantes representam elementos iguais ou similares. Ao longo desta especificação, a referência a "uma forma de incorporação" ou algum termo semelhante significa que um aspecto, estrutura ou característica particular, descritos em conexão com a forma de incorporação, estão incluídos em pelo menos uma forma de incorporação da presente invenção. Assim, ao longo desta especificação, o aparecimento das frases "em uma forma de incorporação" ou similares podem todas fazer referência, porém não necessariamente, à mesma forma de incorporação.[0189] The Applicant's invention is described herein in preferred embodiments with reference to the figures, in which similar numbers represent the same or similar elements. Throughout this specification, reference to "a form of embodiment" or some similar term means that a particular aspect, structure or feature, described in connection with the form of embodiment, is included in at least one form of embodiment of the present invention. Thus, throughout this specification, the appearance of the phrases "in a form of incorporation" or similar can all refer to, but not necessarily, the same form of incorporation.
[0190] Os aspectos, estruturas ou características da invenção do Requerente, aqui descritos, podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais formas de incorporação. Na presente descrição, numerosos detalhes específicos são recitados para proverem uma compreensão completa das formas de incorporação da invenção. Um especialista na técnica relevante reconhecerá, no entanto, que a composição e / ou o método do Requerente podem ser praticados sem um ou mais dos detalhes específicos, ou com outros métodos, componentes, materiais, e assim por diante. Em outros casos, estruturas, materiais ou operações bem conhecidos não são mostrados ou descritos em detalhes, para evitar obscurecer aspectos da invenção.[0190] The aspects, structures or characteristics of the Applicant's invention, described herein, can be combined in any suitable way into one or more forms of incorporation. In the present description, numerous specific details are recited to provide a complete understanding of the embodiments of the invention. A person skilled in the relevant art will recognize, however, that the Applicant's composition and / or method can be practiced without one or more of the specific details, or with other methods, components, materials, and so on. In other cases, well-known structures, materials or operations are not shown or described in detail, to avoid obscuring aspects of the invention.
[0191] Nesta especificação e nas reivindicações anexas, as formas singulares “uma”, “um”, "a" e "o" incluem a referência ao plural, a menos que o contexto indique claramente o contrário.[0191] In this specification and the appended claims, the singular forms "uma", "um", "a" and "o" include the reference to the plural, unless the context clearly indicates otherwise.
[0192] A menos que definido de outra forma, todos os termos técnicos e científicos aqui utilizados têm o mesmo significado que geralmente é compreendido por um especialista na técnica comum. Embora quaisquer métodos e materiais semelhantes ou equivalentes àqueles aqui descritos também possam ser utilizados na prática ou no teste da presente invenção, os métodos e materiais preferidos estão aqui descritos. Os métodos aqui recitados podem ser realizados em qualquer ordem que seja logicamente possível, além de em uma ordem específica aqui descrita.[0192] Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as is generally understood by one of ordinary skill in the art. While any methods and materials similar or equivalent to those described herein can also be used in the practice or testing of the present invention, the preferred methods and materials are described herein. The methods recited here can be performed in any order that is logically possible, in addition to a specific order described here.
[0193] Referências e citações a outros documentos, tais como patentes, pedidos de patente, publicações de patente, jornais, revistas, livros, artigos, conteúdos de Internet, foram feitas nesta descrição. Todos esses documentos são aqui incorporados como referência na sua totalidade, para todos os propósitos. Qualquer material, ou parte dele, mencionado aqui como sendo incorporado como referência, mas que entra em conflito com as definições, declarações ou outro material de divulgação explicitamente definidos aqui, é incorporado apenas na medida em que não ocorra conflito entre esse material incorporado e o presente material da descrição. No caso de um conflito, o conflito deve ser resolvido em favor da presente descrição como sendo a divulgação preferida.[0193] References and citations to other documents, such as patents, patent applications, patent publications, newspapers, magazines, books, articles, Internet content, have been made in this description. All of these documents are hereby incorporated by reference in their entirety, for all purposes. Any material, or part of it, mentioned here as being incorporated by reference, but which conflicts with the definitions, statements or other disclosure material explicitly defined here, is incorporated only insofar as there is no conflict between that incorporated material and the present description material. In the event of a conflict, the conflict should be resolved in favor of the present description as the preferred disclosure.
[0194] Os exemplos representativos aqui descritos têm o objetivo de ajudar a ilustrar a invenção, e não se destinam a ser, nem devem ser interpretados como, limitativos do escopo da invenção. De fato, diversas modificações da invenção e muitas outras formas de incorporação da mesma, além daquelas aqui mostradas e descritas, tornar-se-ão evidentes para os especialistas na técnica a partir do conteúdo completo deste documento, incluindo os exemplos acompanhantes e as referências à literatura científica e de patentes aqui mencionada. Os exemplos acompanhantes contêm informações, exemplificação e orientações adicionais importantes, que podem ser adaptadas à prática desta invenção em suas várias formas de incorporação e equivalentes.[0194] The representative examples described herein are intended to help illustrate the invention, and are not intended to be, and should not be construed as, limiting the scope of the invention. In fact, several modifications of the invention and many other forms of incorporation of it, in addition to those shown and described here, will become evident to those skilled in the art from the complete content of this document, including accompanying examples and references to scientific and patent literature mentioned here. The accompanying examples contain important additional information, exemplification and guidance, which can be adapted to the practice of this invention in its various forms of incorporation and equivalents.
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