ITUB20155433A1 - Uso di un prodotto inorganico come agente espansivo, antiritiro, riduttore dell_abrasione e migliorativo delle resistenze meccaniche, per calcestruzzi usati nelle pavimentazioni industriali di grandi dimensioni - Google Patents
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Description
"USO DI UN PRODOTTO INORGANICO COME AGENTE ESPANSIVO, ANTIRITIRO, RIDUTTORE DELL’ABRASIONE E
MIGLIORATIVO DELLE RESISTENZE MECCANICHE, PER CALCESTRUZZI USATI NELLE PAVIMENTAZIONI
INDUSTRIALI DI GRANDI DIMENSIONI"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce all’uso di un prodotto inorganico come agente espansivo e antiritiro, riduttore dell’abrasione e migliorativo delle resistenze meccaniche in particolare per la preparazione di calcestruzzi usati nelle pavimentazioni industriali di grandi dimensioni. L’uso di tale prodotto inorganico nella preparazione di calcestruzzi usati nelle pavimentazioni industriali permette di evitare l’uso di ferro, fibre, cavi di acciaio pretesi o postesi, senza i deleteri e costosi giunti di espansione e di contrazione con una stagionatura umida di solo due o tre giorni e senza alcuna formazione di fessure. La costruzione di pavimenti industriali attualmente impiega costosi sistemi come posa di maglie di ferro, uso di fibre di acciaio, fibre sintetiche strutturali, cavi di acciaio pretesi o postesi, costosi giunti di espansione e contrazione, maturazione umida per 7-14 giorni e la necessità di limitarsi alla realizzazione di piastre con dimensioni non superiori ai 200/300 mq, con la quasi costante formazione di strati fessurativi. Inoltre è prevista l’aggiunta di costosi additivi riduttori del ritiro conosciuti come SRA ( Shrinkage Reducing Admixture).
La presente invenzione si basa sulla scoperta che l’aggiunta del prodotto inorganico secondo alcune forme di realizzazione preferite descritte nel brevetto italiano 1417887 (102013902160493) nel calcestruzzo usato per la realizzazione di pavimentazione industriale determina un effetto espansivo e antiritiro, di riduzione dell’abrasione e migliorativo delle resistenze meccaniche del calcestruzzo stesso. L’uso di tale prodotto permette di evitare durante la posa in opera di pavimenti industriali con piastre di qualsiasi dimensione, anche superiori ai 2000 metri quadrati, l’uso di maglie di ferro, fibre, cavi di acciaio, costosi e deleteri giunti di espansione e di contrazione e la necessità di aggiungere ulteriori additivi riduttori del ritiro SRA ( Shrinkage Reducing Admixture). Inoltre permette una maturazione umida di soli 2 o 3 giorni senza la formazione di alcuna fessura.
Un primo oggetto della presente invenzione è una pavimentazione in calcestruzzo comprendente un prodotto inorganico, in particolare in polvere, ottenibile da un procedimento comprendente i seguenti passaggi:
a) ridurre ad una pezzatura compresa tra 1 e 3 mm un calcare contenente più del 90% di carbonato di calcio;
b) riscaldare il materiale ottenuto al passaggio a) ad una temperatura di almeno 1500°C, preferibilmente di almeno 1600°C, per un tempo di almeno 240 minuti;
c) raffreddare il prodotto ottenuto al passaggio b) fino a portarlo ad una temperatura inferiore ai 30 °C;
d) macinare il prodotto ottenuto al passaggio c) in modo tale da ottenere una granulometria inferiore a 250 micron.
Un secondo oggetto dell’invenzione è l’uso del prodotto inorganico ottenibile come definito precedentemente per migliorare la resistenza all’abrasione e/o meccanica e/o evitare la formazione di fessure e/o come agente espansivo e/o come agente antiritiro in un prodotto in calcestruzzo, in particolare in una pavimentazione in calcestruzzo.
Un terzo oggetto dell’invenzione è un procedimento per la realizzazione di una pavimentazione in calcestruzzo comprendente un passaggio di aggiungere al calcestruzzo un prodotto inorganico ottenibile come sopra definito in una quantità compresa tra i 10 e 20 Kg/m<3>.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
Fig. 1: Grafico con analisi dei vantaggi del prodotto inorganico usato come agente espansivo-antiritiro. Fig. 2: Grafico dell’aumento delle resistenze alla compressione.
Fig. 3: Grafico dell’aumento della resistenza all’abrasione.
Fig. 4-8: Fotografie ottenute con microscopio elettronico a scansione del calcestruzzo con aggiunto il prodotto inorganico in polvere della presente invenzione che mostrano l’espansione dei cristalli all’interno del calcestruzzo.
Fotografia 9: Calcestruzzo senza la polvere della presente invenzione.
Nelle figure e nelle tabelle della presente descrizione il campione in cui non è stato aggiunto il prodotto inorganico granulare è indicato come TQ o tal quale, mentre il campione in cui è stato aggiunto il prodotto inorganico in polvere secondo la presente invenzione è indicato come Dry NG.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE
Come precedentemente indicato, la presente invenzione riguarda un prodotto inorganico ed il suo uso nella realizzazione di una pavimentazione in calcestruzzo, tale pavimentazione è caratterizzata dal fatto di comprendere un prodotto inorganico in polvere ottenibile secondo alcune forme di realizzazione preferite descritte nel brevetto italiano 1417887 (102013902160493) qui incorporato mediante referenza.
Il procedimento prevede un primo passaggio a) in cui un calcare, contenente piu del 90% in peso di carbonato di calcio, è sottoposto ad una riduzione a pezzatura compresa tra 1 e 3 mm. La riduzione in pezzatura potrà essere effettuata ad esempio mediante macinazione e setacciatura o altre metodologie note al tecnico del settore.
Nel passaggio b) del metodo, il materiale ottenuto dopo il passaggio a) è sottoposto ad una temperatura di almeno 1500°C, preferibilmente di almeno 1600°C, per un tempo di almeno 4 ore (240 minuti). Il riscaldamento potrà essere effettuato a temperature comprese nell’intervallo 1550-1650°C. Secondo una forma di realizzazione preferita questo passaggio di riscaldamento b) avverrà in un forno rotante.
Nel passaggio c) del metodo, il materiale ottenuto dopo il passaggio b) è sottoposto a raffreddamento fino a temperatura ambiente (preferibilmente a 25° C). Secondo una forma di realizzazione preferita questo passaggio di raffreddamento sarà eseguito per un tempo compreso fra 3 e 4 ore (preferibilmente 4 ore). Nel passaggio d) del metodo, il materiale ottenuto dopo il passaggio c) è sottoposto a macinazione al fine di ottenere un prodotto con una granulometria inferiore a circa 250 micron (preferibilmente inferiore a 210 micron). Il passaggio di macinazione potrà comprendere una fase di vagliatura e raccolta del materiale granulare realizzata con idonei dispositivi noti al tecnico del settore (ad esempio vibrovaglio o separatore ad aria). Come detto prima, la preparazione del prodotto della presente invenzione avviene introducendo in un forno rotativo un calcare di particolare pezzatura che, grazie a ciò subisce le seguenti trasformazioni:
• Piu o meno intorno a 300 °C perde tutta l’acqua contenuta
• Piu o meno intorno a 900 °C perta tutta la C02
• Piu o meno intorno a 1450 °C inizia la sinterizzazione, la quale modifica i cristalliti del CaO rendendoli uniformi, meno spigolosi, li fa aumentare di volume e quindi avvicinare l’uno all’altro riducendo i vuoti esistenti tra loro permettendo di rallentare in maniera notevole l’eventuale penetrazione dell’acqua. Il volume del granulo che contiene i cristalliti si riduce notevolmente mantenendone però stabile il peso.
Il prodotto inorganico in polvere, ottenibile dal procedimento qui descritto potrà essere vantaggiosamente usato per la preparazione di un conglomerato cementizio, senza ulteriori aggiunte, al fine di costruire pavimentazioni industriali di grandi dimensioni prive di giunti di espansione e di contrazione; garantendo alcuna futura formazione di fessure e microfessure grazie alle proprietà autocom pattanti del prodotto migliorativo delle proprietà del conglomerato ottenuto sia per quanto riguarda le resistenze meccaniche che l’abrasione. Secondo una forma di realizzazione la polvere potrà ad esempio essere usata nei procedimenti per la preparazione di calcestruzzo e, più in generale, di tutti i prodotti in cui si impiega cemento. I dati sperimentali riportati nella sezione sperimentale della presente descrizione evidenziano infatti diversi effetti tecnici ottenuti mediante l’aggiunta del prodotto inorganico qui descritto. Secondo una forma di realizzazione la polvere ottenuta come descritto potrà essere vantaggiosamente aggiunta alla miscela cementizia per la messa in opera della pavimentazione in calcestruzzo, preferibilmente in una quantità compresa fra i 10 e 20 kg/m<3>. Secondo una forma di realizzazione preferita non saranno usati ulteriori additivi nella preparazione della miscela cementizia, come ad esempio additivi riduttori del ritiro ( Shrinkage Reducing Admixtune).
Sono sotto riportati esempi che hanno lo scopo di illustrare meglio la presente invenzione e alcune forme di realizzazione specifiche. Tali esempi non sono in alcun modo da considerare come una limitazione della precedente descrizione e delle successive rivendicazioni.
ESEMPIO 1
Il prodotto inorganico usato negli esprimenti è stato ottenuto secondo il seguente procedimento:
a) ridurre ad una pezzatura compresa tra 1 e 3 mm un calcare contenente più del 90% di carbonato di calcio;
b) cuocere in forno rotativo ad una temperatura di almeno 1600°C il materiale ottenuto al passaggio a) per un tempo di almeno 4 ore;
c) raffreddare il prodotto ottenuto al passaggio b) fino a portarlo alla temperatura ambiente d) macinare il prodotto ottenuto al passaggio c) in modo tale da ottenere un prodotto con una granulometria inferiore a 250 micron. Trattasi di un materiale in granuli che miscelato con una determinata quantità di acqua ed inserito in fori precedentemente preparati, espande fino a raggiungere una forza radiale di circa 1200/1400 kg. per cm<2>. Le strumentazioni e i parametri sono quelli previsti dalle norme internazionali riconosciute per questi tipi di prove (ASTM, UNI, ecc)
Test sperimentali
Nelle figure e nelle tabelle riportate nella presente descrizione sono fornite prove di confronto che dimostrano la superiorità dei manufatti di calcestruzzo con all'interno circa 10-20 kg per metro cubo della polvere ottenuta secondo quanto qui descritto, rispetto a quelli che non la contengono. Tutti i provini, a cui si fa riferimento, sono stati scasserati a 7 ore e mantenuti in condizioni di umidità e temperature costanti, come prevedono le norme per questo tipo di prove. I controlli sono stati effettuati all'inizio giornalmente e poi a intervalli sempre più distanti nel tempo. Le figure e le tabelle mostrano alcuni confronti fra le resistenze a compressione, misurate secondo le norme UNI e ASTM, per provini in calcestruzzo con e senza aggiunta della polvere espansiva - antiritiro della presente invenzione, dosata con le stesse modalità e quantità. Nelle figure e nelle tabelle il prodotto dello stato della tecnica in cui non è aggiunto il prodotto granulare qui descritto è indicato come tal quale, mentre i manufatti in calcestruzzo a cui è stato
aggiunto il prodotto granulare qui descritto sono indicati come DRY NG.
Tabella N. 1 DESCRIZIONE CARATTERISTICHE DEL PRODOTTO IDENTIFICATO NELLE
FIGURA COME DRY NG
Dati Identificativi del prodotto
Aspetto Polvere
Colore Beige chiaro
Tenore in sostanza secca 100%
Azione Principale Compattante, aumento delle resistenze a
compressione, espansivo, antiritiro .
Cloruri Assenti
Conservazione 12 Mesi
Classificazione del pericolo secondo Irritante
direttiva 88/379 CEE
Meccanismo ipotizzato
In presenza di acqua, quando questa riesce a penetrare all’interno del materiale, molto lentamente e
gradualmente nel caso dell’awenuta sinterizzazione, il CaO si trasforma in idrato di calcio Ca(OH)2che, a
sua volta, con il tempo si ritrasforma nuovamente in calcare secondo le seguenti reazioni:
CaO+H20 (calore espansione) = Ca(OH)2
Ca(0H)2+C02(aria)= CaC03
La C02contribuisce a fissare il componente espansivo dell’additivo, secondo l’invenzione, che ha
determinato il suo effetto.
Dobbiamo inoltre ricordare che il carbonato di calcio é scarsamente solubile in acqua, quindi contribuisce a
saldare tra loro tutti gli aggregati costituenti il calcestruzzo. In presenza di agenti pozzolanici, inoltre,
eventualmente contenuti nel cemento o appositamente introdotti, le reazioni saranno in funzione delle
quantità di questi prodotti: una parte reagirà come descritto sopra mentre un’altra parte secondo la
seguente formula:
CaO+H20(calore+espansione) = Ca(OH)2+H20+pozzolanico = A(AL203) S (Si02) =
= C-A-H+C-S-H
Questa lenta reazione provoca un aumento di volume “apparente” dell’ossido di calcio a mano che si
trasforma in idrato. Tale aumento di volume tende ad avvicinare tra loro le particelle creando pre-
compressione all’interno del manufatto con conseguente incremento delle resistenze meccaniche ed una maggiore resistenza all’abrasione anche a pochi giorni dal getto. Volendo descrivere il fenomeno più tecnicamente, esso può anche essere definito come una sorta di “self-compressing" della massa. Le tensioni di compressione fanno avvicinare la materia contro la forza di trazione (che invece tende a farle allontanare) creando una sorta di effetto “Wall" in cui tutte le particelle si toccano e si spingono tra di loro. Tutto ciò rende più probabile la formazione di legami chimici tra le molecole S, C e H perché spinte nel contatto e non distanti fra loro. Questa pressione-contatto forzato non solo aumenta la probabilità di unione fra C, S e H ma riduce anche il tempo di formazione del legame chimico.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Pavimentazione in calcestruzzo comprendente un prodotto inorganico ottenibile da un procedimento comprendente i seguenti passaggi: a) ridurre ad una pezzatura compresa tra 1 e 3 mm un calcare contenente piu del 90% di carbonato di calcio; b) riscaldare il materiale ottenuto al passaggio a) ad una temperatura di almeno 1500°C, preferibilmente di almeno 1600°C, per un tempo di almeno 240 minuti; c) raffreddare il prodotto ottenuto al passaggio b) fino a portarlo ad una temperatura inferiore ai 30 °C; d) macinare il prodotto ottenuto al passaggio c) in modo tale da ottenere una granulometria inferiore a 250 micron.
- 2. Pavimentazione in calcestruzzo secondo la rivendicazione 1 in cui detto passaggio di riscaldamento b) è eseguito ad una temperatura compresa tra 1550-1650 °C.
- 3. Pavimentazione in calcestruzzo secondo la rivendicazione 2 in cui detto passaggio di riscaldamento è eseguito in un forno rotante.
- 4. Pavimentazione in calcestruzzo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3 in cui detto passaggio di raffreddamento c) è eseguito per un tempo compreso tra 3 e 4 ore, preferibilmente con circolazione di aria fredda.
- 5 Pavimentazione in calcestruzzo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4 in cui detto passaggio di macinazione d) comprende una fase di vagliatura e raccolta del materiale in polvere.
- 6. Pavimentazione in calcestruzzo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5 in cui detto prodotto inorganico in polvere è in una quantità compresa tra i 10 e 20 Kg/m<3>.
- 7. Pavimentazione in calcestruzzo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6 in cui detto calcestruzzo è privo di additivi riduttori del ritiro ( Shrinkage Reducing Admixtu/e).
- 8. Uso del prodotto inorganico ottenibile dal procedimento come definito in una qualsiasi delle rivendicazione da 1 a 5 per incrementare la resistenza all’abrasione e/o meccanica e/o evitare la formazione di fessure e/o come agente espansivo e/o come agente antiritiro in un prodotto in calcestruzzo, in particolare in una pavimentazione in calcestruzzo.
- 9. Procedimento per la realizzazione di una pavimentazione in calcestruzzo comprendente un passaggio di aggiungere al calcestruzzo un prodotto inorganico ottenibile come definito in una qualsiasi delle rivendicazione da 1 a 5 in una quantità compresa tra i 10 e 20 Kg/m<3>.
- 10. Procedimento secondo la rivendicazione precedente in cui la messa in opera di detta pavimentazione non prevede l’uso di maglie di ferro, fibre, cavi di acciaio, giunti di espansione e di contrazione e/o l’aggiunta di ulteriori additivi riduttori del ritiro ( Shrinkage Reducing Admixture).
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|---|---|---|---|
| ITUB2015A005433A ITUB20155433A1 (it) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | Uso di un prodotto inorganico come agente espansivo, antiritiro, riduttore dell_abrasione e migliorativo delle resistenze meccaniche, per calcestruzzi usati nelle pavimentazioni industriali di grandi dimensioni |
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