ITCT20100011A1 - ADDITIVATION SYSTEM FOR MORTARS AND / OR CONGLOMERATES SHIELDING ELF ELECTROMAGNETIC FIELDS. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Descrizione annessa alla domanda di brevetto per invenzione industriale, avente per titolo: “MATERIALE COMPOSTO PER USO EDILE PER LA SCHERMATURA DI CAMPI MAGNETICI ELF FORMATO DA MALTE E/O CONGLOMERATI CON AGGIUNTA DI MATERIALI FERROMAGNETICI †Description attached to the patent application for industrial invention, entitled: â € œMATERIAL COMPOUND FOR BUILDING USE FOR THE SHIELDING OF ELF MAGNETIC FIELDS MADE OF MORTARS AND / OR CONGLOMERATES WITH ADDITION OF FERROMAGNETIC MATERIALS â €

DESCRIZIONE DESCRIPTION

L’invenzione consiste in un nuovo tipo di materiali composti per applicazioni edili avente effetti schermanti ai campi magnetici ELF (frequenza < 3kHz), formato da malte e/o conglomerati con aggiunta di materiali ferromagnetici . The invention consists of a new type of composite materials for building applications having shielding effects against ELF magnetic fields (frequency <3kHz), consisting of mortars and / or conglomerates with the addition of ferromagnetic materials.

Il campo di applicazione del trovato si rivolge alla schermatura di ambienti confinati (spazi interni) di edifici, allo scopo di abbattere i livelli del campo magnetico ELF, in accordo con i valori di attenzione stabiliti dalle normative vigenti finalizzate alla riduzione del rischio da esposizione delle persone ai campi magnetici ELF. The field of application of the invention is aimed at the shielding of confined spaces (internal spaces) of buildings, in order to reduce the levels of the ELF magnetic field, in accordance with the attention values established by the regulations in force aimed at reducing the risk from exposure of people to ELF magnetic fields.

Attualmente i materiali (malte o conglomerati) usati in edilizia non hanno potere schermante ai campi magnetici ELF. I materiali tradizionalmente impiegati in altri ambiti (lastre metalliche) per la realizzazione di strutture schermanti se usati in edilizia comporterebbero costi non sostenibili e notevoli complessità nella posa in opera. Currently the materials (mortars or conglomerates) used in construction have no shielding power from ELF magnetic fields. The materials traditionally used in other areas (metal sheets) for the construction of shielding structures if used in construction would involve unsustainable costs and considerable complexity in the installation.

Pertanto nel settore edilizio à ̈ fortemente sentita l’esigenza di disporre di materiali schermanti innovativi poco costosi e di facile posa in opera. Therefore, in the building sector there is a strong need for innovative shielding materials that are inexpensive and easy to install.

La presente invenzione riguarda un nuovo tipo di materiali edili composti con prestazioni schermanti innovative ottenuto da malte e/o conglomerati con l’aggiunta di materiale ferromagnetico in grani, ad esempio limatura di ferro (materiale di riciclo), in modo tale che il composto risultante presenta proprietà specifiche schermanti rispetto ai campi magnetici ELF. Tale materiale può essere utilizzato a pià ̈ d’opera come materiale sciolto o preconfezionato; e in opera come lastre o elementi prefabbricati orizzontali e verticali di qualunque forma e dimensioni per interni e per esterni e quindi facilmente utilizzabile in edilizia senza interferire con gli altri obiettivi progettuali (portanti, energetici, funzionali, termici, ecc.). Tale composto à ̈ in grado di garantire una elevata efficienza schermante ai campi magnetici ELF, originati sia da sorgenti interne che da sorgenti esterne (elettrodotti, ecc.). La prestazione schermante à ̈ ottenuta grazie alle caratteristiche elettromagnetiche innovative del composto, che presenta rispetto alle malte e ai conglomerati di base solitamente utilizzati in edilizia, una elevata permeabilità magnetica ed anche una maggiore conducibilità elettrica in grado di assicurare una riduzione dei campi magnetici ELF, all’interno degli edifici, in cui viene utilizzato per la realizzazione di intonaci, rivestimenti, ecc. The present invention relates to a new type of composite building materials with innovative shielding performance obtained from mortars and / or conglomerates with the addition of ferromagnetic material in grains, for example iron filings (recycled material), so that the compound resulting has specific shielding properties with respect to ELF magnetic fields. This material can be used in several works as loose or prepackaged material; and installed as horizontal and vertical slabs or prefabricated elements of any shape and size for interiors and exteriors and therefore easily usable in construction without interfering with the other design objectives (load-bearing, energy, functional, thermal, etc.). This compound is able to guarantee a high shielding efficiency against ELF magnetic fields, originating from both internal and external sources (power lines, etc.). The shielding performance is obtained thanks to the innovative electromagnetic characteristics of the compound, which compared to mortars and base conglomerates usually used in construction, has a high magnetic permeability and also a greater electrical conductivity capable of ensuring a reduction in ELF magnetic fields, inside the buildings, where it is used for the realization of plasters, coatings, etc.

Sono state effettuate diverse prove di laboratorio per la caratterizzazione delle prestazioni schermanti di questi nuovi materiali così ottenuti e di seguito sono riportati alcuni risultati delle prove eseguite nei laboratori dell’Università di Catania, su lastre del materiale composto realizzate mediante additivazione in proporzioni stabilite di limatura di ferro con granulometria < 0,5 mm ad un intonaco cementizio di tipo IC21 (malta). In particolare l’intonaco cementizio IC21 à ̈ costituito principalmente da ossidi di: Calcio (CaO: 61%), Silicio (SiO2: 18,6%), Magnesio (MgO: 10,4%), Ferro (Fe2O3: 2,86%), e Alluminio (Al2O3: 4,8%) aventi granulometria ben assortita interamente passante per il setaccio ∅ = 2 mm e con curva granulometrica unimodale compresa fra à ̧ = 1 mm e à ̧ = 0.063 mm. Several laboratory tests were carried out for the characterization of the shielding performance of these new materials thus obtained and below are some results of the tests carried out in the laboratories of the University of Catania, on sheets of the composite material made by additives in established proportions. of iron filings with grain size <0.5 mm to an IC21 type cementitious plaster (mortar). In particular, the IC21 cement plaster is mainly made up of oxides of: Calcium (CaO: 61%), Silicon (SiO2: 18.6%), Magnesium (MgO: 10.4%), Iron (Fe2O3: 2, 86%), and Aluminum (Al2O3: 4.8%) having a well-matched grain size entirely passing through the sieve â… = 2 mm and with a unimodal grain size curve between à ̧ = 1 mm and à ̧ = 0.063 mm.

OBIETTIVI DELLE PROVE OBJECTIVES OF THE TESTS

Le prove sperimentali hanno l’obiettivo di caratterizzare la prestazione schermante rispetto al campo magnetico ELF del materiale composto realizzato, valutando altresì la dipendenza della prestazione dalla quantità di materiale ferromagnetico. The experimental tests have the aim of characterizing the shielding performance with respect to the ELF magnetic field of the composite material made, also evaluating the dependence of the performance on the quantity of ferromagnetic material.

La prestazione schermante à ̈ definita come rapporto tra il campo magnetico misurato in presenza delle diverse lastre di composto e il campo magnetico misurato in assenza di lastre. Il dato viene riportato in termini di attenuazione percentuale. The shielding performance is defined as the ratio between the magnetic field measured in the presence of the different composite plates and the magnetic field measured in the absence of plates. The data is reported in terms of percentage attenuation.

DESCRIZIONE DELLE PROVE DESCRIPTION OF THE TESTS

L’apparato sperimentale utilizzato consiste in una sorgente di campo magnetico ELF a frequenza f = 50 Hz completamente schermata in quanto posta all’interno di una camera metallica a sezione quadrata provvista di un'unica apertura superiore su cui viene posizionata la lastra di prova del composto a sezione quadrata con lato 20 cm e spessore 2.5 cm. Le modalità realizzative delle varie lastre di prova consistono nella addizione, durante il processo di impasto della malta e/o conglomerato, di una percentuale in volume stabilita di limatura di ferro. Le diverse lastre di prova hanno percentuali in volume di materiale ferromagnetico additi vato via via crescenti. The experimental apparatus used consists of an ELF magnetic field source at frequency f = 50 Hz completely shielded as it is placed inside a square section metal chamber provided with a single upper opening on which the plate is positioned. test of the compound with a square section with a side of 20 cm and a thickness of 2.5 cm. The manufacturing methods of the various test slabs consist in the addition, during the mixing process of the mortar and / or conglomerate, of an established percentage by volume of iron filings. The different test plates have gradually increasing percentages by volume of ferromagnetic material with additives.

I risultati delle misure sono riportati in Tavola 1 - Tabella 1 e in Tavola 2 - Figura 1. In particolare nella Tavola 1, Tabella 1 vengono riportati in colonna (a), l’etichetta della lastra di prova; in colonna (b), la percentuale in volume di materiale ferromagnetico del composto; in colonna (c), il peso in [Kg] del materiale ferromagnetico contenuto nella lastra di prova; in colonna (d), l’attenuazione, in percentuale, del campo magnetico a 50 Hz. In Tavola 2 Figura 1 sono riportati i valori dell’attenuazione percentuale del campo magnetico in funzione della percentuale di materiale ferromagnetico contenuto nelle lastre di prova. In particolare nella Tavola 2 Figura 1 vengono graficati i valori (2) in percentuale dell’attenuazione in funzione dei valori (1) in percentuale in volume di materiale ferromagnetico contenuto nelle lastre di prova. The results of the measurements are reported in Table 1 - Table 1 and in Table 2 - Figure 1. In particular, in Table 1, Table 1 the label of the test plate is reported in column (a); in column (b), the percentage by volume of ferromagnetic material of the compound; in column (c), the weight in [Kg] of the ferromagnetic material contained in the test plate; in column (d), the attenuation, in percentage, of the magnetic field at 50 Hz. Table 2 Figure 1 shows the percentage attenuation values of the magnetic field as a function of the percentage of ferromagnetic material contained in the test plates . In particular, Table 2 Figure 1 graphs the values (2) as a percentage of the attenuation as a function of the values (1) as a percentage by volume of ferromagnetic material contained in the test plates.

Analizzando i grafici dei risultati sperimentali (Tavola 2, Figura 1) si evidenzia l’incremento della prestazione schermante del composto all’ aumentare della percentuale in volume di materiale ferromagnetico presente nella lastra di prova. Analyzing the graphs of the experimental results (Table 2, Figure 1) we can see the increase in the shielding performance of the compound as the percentage by volume of ferromagnetic material present in the test plate increases.

UN ESEMPIO DI APPLICAZIONE AN EXAMPLE OF APPLICATION

Viene qui di seguito presentata un’applicazione del trovato riguardante la schermatura di un locale per civile abitazione (ambiente confinato), rappresentato nella Tavola 3, figure A, B, C e D, rispetto al campo magnetico ELF a 50 Hz. A tale scopo le pareti del locale sono state intonacate utilizzando il materiale composito schermante. An application of the invention is presented below concerning the shielding of a room for residential use (confined space), represented in Table 3, figures A, B, C and D, with respect to the ELF magnetic field at 50 Hz. for this purpose the walls of the room were plastered using the shielding composite material.

Per questa applicazione à ̈ stata effettuata una simulazione numerica ponendo una sorgente di campo magnetico ELF a 50 Hz all’esterno del locale e valutando l’effetto schermante dell’intonaco nei confronti della regione interna al locale. L’effetto schermante viene evidenziato considerando la differenza tra i valori dell’intensità del campo magnetico ELF all’interno del locale in assenza ed in presenza dell’intonaco schermante. I risultati della simulazione numerica sono rappresentati in termini di curve di livello del campo magnetico ELF all’interno del locale. For this application a numerical simulation was carried out by placing an ELF magnetic field source at 50 Hz outside the room and evaluating the shielding effect of the plaster against the region inside the room. The shielding effect is highlighted by considering the difference between the intensity values of the ELF magnetic field inside the room in the absence and in the presence of the shielding plaster. The results of the numerical simulation are represented in terms of level curves of the ELF magnetic field inside the room.

Nella Tavola 3, figura A Ã ̈ rappresentato in pianta il locale con pareti intonacate con malte non schermanti. Con riferimento particolare alla Tavola 3, Figura A: (1) pilastri; (2), (2.a) pareti intonacate con malte non schermanti; (3) finestra; (4) porta; (5) superfici di campo magnetico superiori a 3000nT; (6) sorgente del campo magnetico ELF a 50 Hz. Con riferimento particolare alla Tavola 3, Figura B sezione verticale parete: (8) strato di intonaco non schermante, (9) mattone forato; (10) coibente acustico. Table 3, figure A shows a plan of the room with walls plastered with non-shielding mortars. With particular reference to Table 3, Figure A: (1) pillars; (2), (2.a) walls plastered with non-shielding mortars; (3) window; (4) door; (5) magnetic field surfaces greater than 3000nT; (6) source of the ELF magnetic field at 50 Hz. With particular reference to Table 3, Figure B wall vertical section: (8) layer of non-shielding plaster, (9) perforated brick; (10) acoustic insulation.

Nella Tavola 3, figura C Ã ̈ rappresentato in pianta un locale con pareti intonacate con malte schermanti. Con riferimento particolare alla Tavola 3, Figura C: (11) pilastri; (12), (12. a) pareti intonacate con malte schermanti; (13) finestra; (14) porta; (15) superfici di campo magnetico superiori a 3000nT; (16) sorgente del campo magnetico ELF a 50 Hz. Con riferimento particolare alla Tavola 3, Figura D sezione verticale parete: (18) strato di intonaco schermante, (19) mattone forato, (20) coibente acustico. Table 3, figure C shows a plan of a room with walls plastered with shielding mortars. With particular reference to Table 3, Figure C: (11) pillars; (12), (12. a) walls plastered with shielding mortars; (13) window; (14) door; (15) magnetic field surfaces greater than 3000nT; (16) source of the ELF magnetic field at 50 Hz. With particular reference to Table 3, Figure D wall vertical section: (18) layer of shielding plaster, (19) perforated brick, (20) acoustic insulation.

Nella Tavola 3, Figura A sono riportate le superfici di campo magnetico superiori a 3000 nT (5) risultanti dalla simulazione numerica, che mostrano la trasparenza dei materiali tradizionalmente impiegati in edilizia, con cui à ̈ realizzata la parete (2. a). Nella Tavola 3, Figura D sono riportate le superfici di campo magnetico superiori a 3000 nT (15) risultanti dalla simulazione numerica che confermano l’effetto schermante dei nuovi materiali, con cui à ̈ realizzata la parete (12. a). Table 3, Figure A shows the magnetic field surfaces greater than 3000 nT (5) resulting from the numerical simulation, which show the transparency of the materials traditionally used in construction, with which the wall is made (2. a). Table 3, Figure D shows the magnetic field surfaces greater than 3000 nT (15) resulting from the numerical simulation which confirm the shielding effect of the new materials, with which the wall is made (12. a).

Claims (5)

RIVENDICAZIONI 1. Un nuovo tipo di materiali composti per uso in edilizia per la schermatura dei Campi Magnetici a frequenza industriale, ELF - Extremely Low Frequency, (frequenza < 3kHz), ottenuto aggiungendo sostanze ferromagnetiche alle materie prime, costituite da qualsiasi generica malta per muratura (malta cementizia, intonaco, intonaco fine, ecc) o calcestruzzo. La realizzazione di questo tipo di materiali composti include i seguenti passi: • fornire le materie prime inerti (malte, cementi, intonaci, calcestruzzo, ecc.); • fornire le sostanze ferromagnetiche per la schermatura del campo magnetico ELF • mescolare le sostanze ferromagnetiche con le materie prime inerti usando una quantità di sostanze ferromagnetiche compresa tra l' 1% e il 50 % del volume totale del materiale composto. La miscelazione può essere eseguita con processi manuali e meccanici, con l’aggiunta di acqua, in modo tale da ottenere un impasto uniforme, pronto per la posa in opera o per la realizzazione di elementi prefabbriacati. CLAIMS 1. A new type of composite materials for use in construction for the shielding of magnetic fields at industrial frequency, ELF - Extremely Low Frequency, (frequency <3kHz), obtained by adding ferromagnetic substances to the raw materials, consisting of any generic masonry mortar ( cement mortar, plaster, fine plaster, etc.) or concrete. The realization of this type of composite materials includes the following steps: â € ¢ supply the inert raw materials (mortars, cements, plasters, concrete, etc.); â € ¢ supply the ferromagnetic substances for shielding the ELF magnetic field â € ¢ mix the ferromagnetic substances with the inert raw materials using a quantity of ferromagnetic substances between 1% and 50% of the total volume of the compound material. The mixing can be carried out with manual and mechanical processes, with the addition of water, in such a way as to obtain a uniform mixture, ready for installation or for the creation of prefabricated elements. 2. Le sostanze ferromagnetiche per la schermatura del campo magnetico ELF indicate nella rivendicazione al punto 1, sono costituite da ferro o da leghe di ferro o altri materiali ferromagnetici e possono avere granulometria di forma irregolare e dimensioni compresa tra 0.1 mm e 5 mm. 2. The ferromagnetic substances for shielding the ELF magnetic field indicated in the claim at point 1, are made up of iron or iron alloys or other ferromagnetic materials and can have irregularly shaped granulometry and dimensions between 0.1 mm and 5 mm. 3. Le malte e/o conglomerati indicati nella rivendicazione al punto 1 possono essere costituiti da qualunque tipo di materiale inerte di qualunque natura e con qualunque granulometria. 3. The mortars and / or conglomerates indicated in the claim at point 1 can be made up of any type of inert material of any nature and with any granulometry. 4. Il materiale composto schermante ai campi magnetici ELF realizzato secondo la rivendicazione al punto 1 può essere utilizzato indifferentemente per uno o più strati costituenti l’intera stratificazione di un generico elemento costruttivo e in lastre per intonaci e/o controsoffitti. 4. The ELF magnetic field shielding compound material made according to claim 1 can be used indifferently for one or more layers making up the entire stratification of a generic construction element and in slabs for plasters and / or false ceilings. 5. Il materiale composto schermante ai campi magnetici ELF realizzato secondo la rivendicazione al punto 1 può essere utilizzato in elementi prefabbricati o in opera orizzontali e/o inclinati per solai (solette inferiori, solette superiori), in elementi verticali, prefabbricati o in opera, di partizioni interne e/o di chiusure verticali a corpo unico o a corpo multiplo; con possibilità di addizione in qualunque strato.5. The ELF magnetic field shielding compound material made according to claim 1 can be used in prefabricated elements or horizontal and / or inclined elements for floors (lower slabs, upper slabs), in vertical, prefabricated or in situ elements, internal partitions and / or vertical closures with a single or multiple body; with the possibility of addition in any layer.