PT865416E

PT865416E - Nova fase ligante para cimentos fosfomagnesianos e sua utilizacao para a preparacao de argamassas

Info

Publication number: PT865416E
Application number: PT96941078T
Authority: PT
Inventors: Gilles Orange; Bruno Le Guillou
Original assignee: Rhodia Chimie Sa
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2000-06-30
Also published as: BR9611978A; CZ176098A3; CN1087008C; ATE190597T1; IL124765A; CN1207087A; FR2742142A1; NO982584D0; DE69607199T2; SK75098A3; WO1997021639A1; CZ287060B6; AU1034497A; NO982584L; CA2238437A1; FR2742142B1; CA2238437C; US5718757A; EP0865416B1; MX9804598A

Description

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DESCRIÇÃO “NOVA FASE LIGANTE PARA CIMENTOS FOSFOMAGNESIANOS E SUA UTILIZAÇÃO PARA A PREPARAÇÃO DE ARGAMASSAS” A presente invenção diz respeito a um novo cimento fosfomagnesiano cuja fase ligante compreende um composto de fósforo, um composto de magnésio e um composto mineral, sendo o referido composto introduzido sob uma forma específica. A preparação de um cimento de tipo fosfomagnesiano passa pela mistura da fase ligante com água e eventualmente granulados.

Quando desta mistura e antes de o cimento solidificar, constata-se um fenómeno de desmistura : os constituintes sólidos do cimento, em particular os granulados, têm tendência para flocular sob a acção da gravidade para o fundo do cimento, deixando à superfície uma camada constituída essencialmente por água.

Este fenómeno tem consequências graves nas características finais do cimento : com efeito, o material é menos denso, menos homogéneo e daí apresenta propriedades mecânicas enfraquecidas, um aspecto estético medíocre, uma durabilidade diminuída e uma porosidade maior.

No caso em que a argamassa ou a massa de cimento é depositada sobre um suporte poroso, observa-se igualmente um fenómeno de absorção da água pelo suporte. Esta absorção conduz então ainda a um material que apresenta más propriedades e em particular uma má aderência sobre o suporte. 2

Este fenómeno é tanto mais acentuado quanto o teor de água for importante, o que não acontece por exemplo com as composições de cimento de tipo argamassa refractária. A presente invenção tem por consequência por objectivo propor um cimento fosfomagnesiano que conduz a argamassas ou massas de cimento que não apresentam fenómeno de desmistura, ou fenómeno de absorção da água por um suporte, ao mesmo tempo que conservam as vantagens das argamassas e massas de cimentos fosfomagnesianos a saber tempo de presa e endurecimento rápidos.

Um outro objectivo é propor cimentos fosfomagnesianos que apresentam propriedades mecânicas e um aspecto estético melhorados.

Com estes objectivos, a presente invenção tem por objecto um cimento fosfomagnesiano obtido mediante mistura de água e de uma fase ligante à base de pelo menos um composto de fósforo, de pelo menos um composto de magnésio e de pelo menos um composto mineral, caracterizado pelo facto de o composto mineral ser introduzido sob a forma : - ou de partículas (1) de tamanho inferior a 0,1 pm, - ou de agregados (2) de tamanho inferior a 0,1 pm, - ou de aglomerados (3) susceptiveis de se desaglomerar pelo menos em parte, quando da mistura da referida fase ligante e da água, em partículas de tamanho inferior a 0, l pm ou em agregados de tamanho inferior a 0,1 pm.

Um outro objecto da invenção diz respeito à utilização deste cimento para a realização de argamassas ou massas de cimento. 3

Finalmente, a invenção tem igualmente por objecto um material compósito à base de um tal cimento e de fibras.

Outras vantagens e características da invenção surgirão mais claramente a partir da leitura da descrição e dos exemplos que vão seguir-se. A invenção diz respeito em primeiro lugar a um cimento fosfomagnesiano obtido mediante mistura de água e de uma fase ligante à base de pelo menos um composto de fósforo, de pelo menos um composto de magnésio e de pelo menos um composto mineral, caracterizado pelo facto de o referido composto mineral ser introduzido sob a forma : - ou de partículas (1) de tamanho inferior a 0,1 pm, - ou de agregados (2) de tamanho inferior a 0,1 pm, - ou de aglomerados (3) susceptíveis de se desaglomerar pelo menos em parte, quando da mistura da referida fase ligante e da água, em partículas com tamanho inferior a 0,1 pm ou em agregados de tamanho inferior a 0,1 pm.

Classicamente, os cimentos são constituídos por uma fase ligante que compreende neste último caso os aditivos habituais no domínio. Embora se utilize um termo diferente para definir cimentos que compreendem granulados, além da referida fase ligante e dos eventuais aditivos, por uma questão de maior comodidade, na presente memória descritiva, o termo único de “cimento” será utilizado para designar estes dois tipos de composições. O cimento de acordo com a invenção é um cimento fosfomagnesiano. A fase ligante de um tal cimento compreende, portanto, um primeiro constituinte à

base de fósforo e um segundo constituinte à base de magnésio.

No que diz respeito ao primeiro constituinte à base de fósforo, são utilizáveis todos os compostos de fósforo na medida em que eles compreendam pentóxido de fósforo, disponível directamente ou sob a forma de um precursor.

Assim, a título de composto à base de fósforo, pode-se mencionar sem intenção de qualquer limitação, o pentóxido de fósforo, o ácido fosfórico ou derivados como o ácido ortofosfórico, o ácido pirofosfórico, o ácido polifosfórico, ou ainda os sais de tais ácidos, tais como os fosfatos, os hidrogenofosfatos, os ortofosfatos, os pirofosfatos, os polifosfatos, os tripolifosfatos, os tetrapolifosfatos, de alumínio, de cálcio, de potássio, de magnésio, de amónio ou as suas misturas.

De salientar que os resíduos que contêm fósforo das indústrias que fabricam adubos, ou ainda das aciarias (decapagem do aço, tratamento para reduzir a corrosão) podem ser utilizados como constituintes à base de fósforo.

De acordo com um modo de realização particular da invenção, utilizam-se os sais dos ácidos à base de fósforo mencionados anteriormente.

De preferência, utilizam-se fosfatos, hidrogenofosfatos de potássio, de magnésio, de amónio, ou as suas misturas. De uma maneira ainda mais preferida, o constituinte à base de fósforo é o di-hidrogenofosfato de amónio, eventualmente em mistura com tripolifosfato de amónio. O constituinte à base de fósforo pode apresentar-se sob uma forma líquida ou de preferência sólida.

De acordo com uma primeira variante, o constituinte à base de fósforo encontra-se sob a forma de partículas cuja granulometna é mais particularmente no

máximo de 300 μπι. De salientar que este valor não é critico e que, se for possível utilizar constituintes cujo tamanho das partículas seja superior a 300 pm, pode ser aconselhável uma moagem antes da incorporação na composição de acordo com a presente invenção.

De acordo com uma segunda variante, utiliza-se o constituinte sob uma forma adsorvida sobre um suporte poroso. A título de suporte, podem mencionar-se por exemplo as terras de diatomáceas, a argila, a bentonite, a sílica, a alumina. Efectua-se a adsorção de maneira conhecida de per si. Assim, de uma maneira clássica, faz-se contactar o constituinte à base de fósforo, em solução ou em suspensão, com o suporte, sob agitação, e depois aquece-se a suspensão resultante de modo a fazer evaporar o líquido em excesso. Esta operação pode igualmente ser realizada por impregnação do suporte num tambor ou num disco rotativo. O segundo elemento da fase ligante é pelo menos um constituinte à base de magnésio.

Qualquer composto à base de magnésio é conveniente para a presente invenção desde que ele reaja com o primeiro constituinte, na presença de água. A título de exemplo, podem-se citar como sendo convenientes para a realização da invenção, os constituintes seguintes : o óxido de magnésio, o hidróxido de magnésio, o carbonato de magnésio.

De preferência, utiliza-se um constituinte á base de óxido de magnésio Convém, em particular, a magnésia dita “dead bumed” habitualmente obtida após calcinação de carbonato de magnésio, a temperaturas superiores a 1200°C.

De uma maneira vantajosa, o referido óxido de magnésio pode ser 6 utilizado sob uma forma pura ou pode eventualmente compreender pelo menos um elemento do tipo cálcio, silício, alumínio ou ainda ferro; estes elementos encontram-se em geral sob a forma de óxido ou de hidróxido. A título de exemplo deste tipo de composto, pode-se citar a dolomia, mistura que compreende em particular óxido de magnésio e óxido de cálcio.

Se se utilizar o óxido de magnésio sob forma pura, a pureza do referido óxido é de pelo menos 80 %.

Utiliza-se de preferência um constituinte à base de magnésio cuja superfície específica é inferior a 2 m7g. Mais particularmente, a superfície específica é inferior a 1 m2/g.

Por outro lado, a granulometria do referido constituinte encontra-se habitualmente compreendida entre 10 e 500 pm. Seria de considerar a utilização de compostos cuja granulometria se encontrasse fora da gama citada anteriormente, mas sem que isso proporcione vantagens particulares. Assim, se a granulometria for superior a 500 pm, pode ser necessária uma etapa de moagem previamente à incorporação na composição. Além disso, se a granulometria dos referidos constituintes for inferior a 10 pm, poder-se-ia constatar uma modificação das propriedades da composição em contacto com a água. Pode-se em particular constatar um crescimento da velocidade de presa do cimento, salvo se se aumentar o teor de agente retardador da presa, de que se falará no seguimento da presente memória descritiva. Nestas condições, o cimento obtido de acordo com o processo da presente invenção poderia ser menos interessante sobre o plano da utilização ou sobre o plano económico.

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De salientar que os dois constituintes descritos anteriormente, se se apresentarem sob forma sólida, podem eventualmente ser objecto de uma etapa de moagem antes da sua utilização no processo de acordo com a invenção. A proporção do constituinte à base de magnésio (expresso em peso de MgO) referida à do constituinte à base de fósforo (expresso em peso de P2O5) encontra-se mais particularmente compreendida entre 1 e 3. A característica essencial do cimento de acordo com a presente invenção reside no facto de a sua fase ligante compreender, além dos compostos de fósforo e de magnésio, pelo menos um composto mineral que apresenta condições particulares sobre a forma dos objectos que o constituem e o tamanho desses objectos.

De acordo com um primeiro modo de realização da invenção, a fase ligante é à base de compostos de fósforo e de magnésio e de pelo menos um composto mineral, sendo este último introduzido no cimento sob a forma de partículas (1) com tamanho inferior a 0,1 pm. Entende-se por partículas (1) objectos indivisíveis, os quais se apresentam sob uma forma unitária, unificada.

De acordo com um segundo modo de realização da invenção, a fase ligante é à base de compostos de fósforo e de magnésio e de pelo menos um composto mineral, sendo este último introduzido no cimento sob a forma de agregados (2). Entende-se por agregados (2), objectos formados pelo empilhamento de diversos objectos mais pequenos, os quais se apresentam em si mesmos sob uma forma unitária, unificada, tais como as partículas definidas anteriormente. Os agregados introduzidos apresentam um tamanho inferior a 0,1 pm. Estes agregados são de uma maneira geral muito dificilmente divisíveis e em particular indivisíveis

8 numa mistura dos compostos de magnésio e de fósforo e de água.

De acordo com um terceiro modo de realização da invenção, a fase ligante é à base de compostos de fósforo e de magnésio e de pelo menos um composto mineral, sendo este último introduzido sob a forma de aglomerados (3). Entende-se por aglomerados (3) objectos formados pelo empilhamento de diversos objectos mais pequenos : partículas e/ou agregados. De acordo com a invenção, quando da sua mistura com os compostos de magnésio e de fósforo e água, os aglomerados introduzidos devem poder pelo menos em parte desaglomerar-se nos objectos que os constituem (partículas ou agregados), de modo a conduzir na mistura a objectos de tamanho inferior a 0,1 pm. A invenção consiste em se ter verificado que, no cimento resultante da mistura da fase ligante (composto de fósforo + composto de magnésio + composto mineral) e da água, o composto mineral da fase ligante deve apresentar-se sob a forma de objectos de tamanho inferior a 0,1 pm, tendo os referidos objectos (partículas, agregados) sido introduzidos tal e qual ou sob a forma aglomerada. A sua mistura com os compostos de fósforo e de magnésio, e água deve conduzir neste último caso à sua desaglomeração. O composto mineral pode ser introduzido como uma mistura destas três formas (partículas, agregados, aglomerados).

No texto, entende-se por tamanho, o tamanho médio das partículas, agregados ou aglomerados. Mede-se este tamanho por microscopia electrónica por transmissão (MET).

De preferência, introduz-se o composto mineral sob a forma de 9 aglomerados que apresentam um tamanho de no máximo 60 pm, vantajosamente de no máximo 20 pm. Um tal tamanho dos aglomerados permite uma manipulação mais fácil do composto mineral. O composto mineral pode ser escolhido entre Si02, Ti02, A1203, Zr02, Cr203, CaC03, o talco, a mica, o caulino, a wollastonite, a bentonite, o metacaulino. Pode tratar-se de compostos cristalizados ou amorfos ou obtidos por exemplo mediante moagem.

Trata-se em particular da sílica e, em particular, de sílica de precipitação. A sílica introduzida pode apresentar-se vantajosamente sob a forma de aglomerados de tamanho médio inferior a 50 pm, sendo os referidos aglomerados constituídos por agregados de tamanho médio inferior a 0,1 pm.

Pode tratar-se por exemplo da sílica precipitada T38AB comercializada por Rhône-Poulenc que se apresenta sob a forma de aglomerados de tamanho inferior a 50 pm. Estes aglomerados dividem-se na mistura de fase ligante e de água sob a forma de agregados com tamanho inferior a 0,1 pm. Estes agregados, que são em si mesmos formados por partículas elementares de tamanho igual a 15 nm, são indivisíveis na mistura fase ligante/água.

Pode-se utilizar igualmente o fumo de sílica moído ou a sílica pirogenada. O teor em composto mineral da fase ligante do cimento de acordo com a invenção encontra-se compreendido, de uma maneira geral, entre 1 e 15 partes em peso por 100 partes da fase ligante, de preferência entre 1 e 10 partes. A fase ligante do cimento de acordo com a presente invenção pode compreender ainda um agente retardador da presa.

Mais particularmente, este agente é escolhido entre compostos susceptíveis de complexar o magnésio.

Estes últimos podem ser em particular ácidos carboxílicos, tais como os ácidos cítrico, oxálico, tartárico, ácidos, ésteres ou sais que contêm boro, ácidos, ésteres ou sais que contêm fósforo, como o tripolifosfato de sódio, o sulfato ferroso, o sulfato e o lignosulfonato de sódio, o cloreto de zinco, o acetato de cobre, o gluconato de sódio, o sulfato acetato de sódio celulose, o produto da reacção do formaldeído com o aminolignosulfato, o dialdeído amido, a N,N-dimetiloldi--hidroxietileno-ureia, os silicofluoretos, o talólio e a sacarose, sendo estes compostos tomados isoladamente ou em mistura.

De preferência, utilizam-se, isoladamente ou em mistura, os ácidos carboxílicos, e de preferência, os ácidos, ésteres ou sais que contêm boro.

Assim, nesta última categoria de compostos, pode-se mencionar, sem intenção de qualquer limitação, o ácido bórico e os seus sais, tais como os sais de metais alcalinos, como o sódio (borax), os sais de amina ou de amónio. Os ésteres do ácido bórico são também convenientes para a realização da presente invenção, tais como os trialquiloxiboratos, os triariloxiboratos.

De acordo com um modo particular, utiliza-se o aditivo sob a forma de um pó cujo diâmetro médio se encontra compreendido entre 10 e 200 pm. A quantidade de agente retardador da presa é de no máximo 10 partes em peso por 100 partes em peso dos três constituintes citados anteriormente (compostos de fósforo e de magnésio e composto mineral). De preferência, esta quantidade é no

máximo igual a 5 partes em peso em relação à mesma referência.

Os cimentos obtidos pela mistura de acordo com a invenção podem compreender ainda granulados, na qualidade de elementos constitutivos. A título de exemplos de tais compostos, pode-se mencionar a areia, a sílica, a alumina, o óxido de zircónio, a dolomia bruta, o minério de crómio, o carcário, o clinker, a vermiculite, a perlite, a mica, o gesso, a celulose.

Pode-se igualmente utilizar as cinzas volantes ou o fumo de sílica condensado.

As cinzas volantes que podem ser utilizadas são, de uma maneira geral, cinzas silicoaluminosas resultantes em particular da combustão em centrais térmicas. A granulometria destas cinzas encontra-se habitualmente compreendida entre 0,5 e 200 μιη. O fumo de sílica condensado apresenta, de uma maneira geral, uma superfície específica compreendida entre 20 e 30 m2/g.

Consoante a aplicação ulterior do cimento, os granulados que entram na composição serão escolhidos : ou entre a areia, a sílica ou os outros compostos citados na lista anterior, ou entre as cinzas volantes ou entre o firmo de sílica condensado, - ou entre uma mistura destes dois tipos de granulados.

Habitualmente, a quantidade de granulados no cimento de acordo com a invenção é no máximo de 1000 partes em peso por 100 partes em peso de fase ligante.

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De acordo com um modo de realização particular, a quantidade de areia, sílica ou de outros compostos citados na lista anterior é no máximo de 900 partes em peso relativamente à mesma referência que se citou anteriormente.

De igual modo, a quantidade de fumo de sílica condensado ou de cinzas volantes é de preferência no máximo igual a 100 partes em peso por 100 partes em peso de fase ligante. O cimento de acordo com a invenção pode compreender ainda um agente hidrofugante.

Finalmente, o cimento de acordo com a invenção pode compreender todos os aditivos clássicos, como os fluidificantes, tais como o lignosulfonato de sódio e os condensados de naftaleno-sulfonato, o nafialeno, o tripolifosfato, o hexametafosfato de sódio, o hidrogenofosfato de amónio, a melanina, os alquilos siliconatos, o aminopropiltrietoxisilano.

Agentes antiespuma podem também ser elementos constitutivos do cimento de acordo com a invenção. A título de exemplo, podem-se citar em particular os antiespuma à base de polidimetil-siloxanos.

Entre este tipo de agentes, podem-se citar igualmente os silicones sob a forma de uma solução, de um sólido e, de preferência, sob a forma de uma resina, de um óleo ou de uma emulsão, de preferência em água. Convêm muito particularmente os silicones que compreendem essencialmente motivos de fórmulas gerais M(RSiOo.?) e D (R-SiO). Nestas fórmulas, os símbolos R, iguais ou diferentes, são mais particularmente escolhidos entre o átomo de hidrogénio e os radicais alquilo compreendendo 1 a 8 átomos de carbono, sendo preferido o radical

13 metilo. O número de motivos encontra-se de preferência compreendido entre 30 e 120.

Finalmente, podem adicionar-se agentes de textura e de reologia : fibras de celulose, guar, amido,...

De uma maneira geral, a quantidade destes aditivos no cimento é no máximo de 10 partes em peso por 100 partes em peso de fase ligante. De preferência, a quantidade de aditivos é de no máximo 5 partes em peso. A quantidade de água a introduzir para a preparação do cimento de acordo com a invenção é tal que se obtém uma pasta plástica, homogénea e maleável. Ela depende da aplicação ulterior do cimento. Com efeito, se se desejar realizar revestimentos internos de canalizações, a composição é de uma maneira geral mais coesiva que um cimento destinado a constituir um revestimento do solo, ou para a preparação de lajes ou de painéis.

De uma maneira geral, o teor de água é no máximo de 50 % em peso, encontrando-se de preferência compreendido entre 35 e 40 % em relação ao peso de fase ligante.

Os cimentos de acordo com a invenção têm a vantagem de não apresentarem qualquer fenómeno de desmistura.

Pode efectuar-se a mistura da fase ligante e da água de acordo com qualquer método apropriado. Assim, é possível proceder empregando todos os elementos constitutivos do cimento e a água, simultaneamente ou separadamente. De acordo com esta última possibilidade, prepara-se em geral uma composição que compreende a fase ligante, os granulados, neste último caso o agente retardador e 14 toda ou parte dos aditivos eventuais em geral sólidos, citados anteriormente. Mistura-se em seguida a referida composição com água, compreendendo esta última, se for o caso, os elementos não introduzidos na etapa anterior de preparação da composição, como os aditivos líquidos em particular.

De salientar que se pode também considerar a utilização de misturas mais ou menos completas dos elementos constitutivos do cimento. O essencial do processo é que ele seja realizável de maneira a obter-se uma repartição de todos os elementos constitutivos tão homogénea quanto possível na massa do cimento. A mistura dos elementos constitutivos faz-se por qualquer meio conhecido e de preferência em condições de corte, utilizando por exemplo um malaxador.

Efectua-se com vantagem a operação de mistura a uma temperatura próxima da temperatura ambiente.

Os cimentos de acordo com a presente invenção podem ser utilizados na qualidade de massas de cimento ou de argamassas consoante as proporções de água e de agregados utilizados e da natureza destes agregados. E possível utilizá-los na qualidade de argamassas para reparação e para vedação, por exemplo na reparação rápida de estradas, pontes e pistas de aeroportos. Assim, eles são utilizados para obturar fendas, orifícios ou recobrir zonas degradadas assim como para a reparação de obras de betão armado. Com efeito, as argamassas ou massas de cimento, além de uma boa aderência aos cimentos ditos de Portland, apresentam propriedades mecânicas de resistência à flexão e à compressão

15 importantes, que os tomam particularmente apropriados para este tipo de aplicações.

Eles podem igualmente ser utilizados na qualidade de revestimentos de solos, de canalizações, resistentes aos ataques químicos, apresentando uma excelente dureza e resistência à abrasão. E igualmente possível a sua utilização para a realização de painéis em geral e em particular de painéis de superfícies aparentes interiores ou exteriores. Para isso, a composição obtida é vazada num molde apropriado, para proporcionar lajes ou painéis. Ela pode igualmente ser projectada. Os produtos moldados ou projectados são seguidamente submetidos a uma operação de secagem, de maneira vantajosa a uma temperatura próxima da temperatura ambiente.

Finalmente, é possível preparar a partir destes cimentos compostos defractános que devem resistir a altas temperaturas tais como argamassas de vedação para condutas de chaminés ou de painéis antifogo. A presente invenção diz finalmente respeito a um material compósito à base do cimento descrito anteriormente e de fibras. A título de exemplo de fibras convenientes para a obtenção do referido material, podem-se citar as fibras de polipropileno, de poliéster, de poliaramida, como por exemplo o KJEVLAR*, as fibras de carbono, a poliamida, o álcool polivinílico ou as tiras de fundição amorfas.

As fibras de vidro podem de igual modo ser utilizadas para a obtenção do material compósito de acordo com a invenção. São convenientes todas as fibras de vidro utilizadas habitualmente nos cimentos. E portanto possível utilizar fibras resistentes aos álcalis, tais como fibras de vidro especiais obtidas em particular por

16 tratamento com zircónio, do mesmo modo que fibras de vidro sodo-cálcicas. No entanto, de uma maneira vantajosa, as fibras de vidro convencionais são igualmente convenientes para a obtenção de materiais compósitos de acordo com a invenção. É o que se passa com os vidros clássicos tais como os vidros borosilicatados que são habitualmente destruídos em meio alcalino.

As fibras têm comprimentos que variam de 5 mm a várias centenas de milímetros. A quantidade de fibras no material compósito de acordo com a presente invenção encontra-se compreendida entre 1 e 10 % em relação ao peso de fase ligante.

Obtém-se os materiais compósitos de acordo com a presente invenção mediante mistura do cimento tal como descrito anteriormente, com as fibras. A mistura tem lugar nas mesmas condições de preparação do cimento e não serão portanto retomadas aqui. A composição assim obtida é vazada num molde apropriado, para se obter lajes ou painéis. Submete-se em seguida os produtos moldados a uma operação de secagem, de uma maneira vantajosa a uma temperatura próxima da temperatura ambiente.

Os materiais compósitos de acordo com a presente invenção podem ser utilizados em particular para se obter painéis de fachada. A vantagem destes materiais reside na sua velocidade de fabricação e principalmente na sua velocidade de secagem.

Os exemplos seguintes ilustram a invenção sem todavia lhe limitar o âmbito.

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EXEMPLOS Métodos de controlo das propriedades do cimento

Medida da maquinabilidade

Mede-se a maquinabilidade por meio de uma mesa vibratória sobre argamassa normalizada (NFP 15403). Introduz-se a argamassa num molde tronco-cónico, depois desmolda-se e agita-se por meio da mesa vibratória. A maquinabilidade é a razão do diâmetro do molde tronco-cónico em relação ao da argamassa após aluimento. Ela é expressa em percentagem.

Medida do tempo de presa

Mede-se o tempo de presa por meio de um aparelho de tipo Vicat automático de acordo com a norma NFP 15431.

Medida das propriedades mecânicas

Realizam-se amostras de ensaio prismáticas (4X4X16 cm3) vazando a argamassa ou a massa de cimento em moldes convencionais de aço macio. Desmoldam-se estas amostras de ensaio uma hora após o tempo de presa e secam-se à temperatura ambiente. Ensaiam-se as propriedades mecânicas sobre estas amostras de ensaio.

Realizam-se os ensaios em flexão em três pontos (NFP 18407) sobre seis meias amostras de ensaio e em compressão (NFP 15451) sobre seis meias amostras de ensaio por meio de uma máquina de ensaio hidráulico (200 kN).

Medida da ductilidade

Calcula-se a ductilidade a partir dos registos força/deslocamento obtidos para os ensaios de flexão.

Medida da adesão

Realiza-se um revestimento de 1 cm a partir da argamassa ou da massa de enchimento a ensaiar sobre uma laje de betão. Um dia mais tarde, efectua-se em seguida uma extracção de pequenos cilindros do revestimento seco e vaza-se uma laje metálica do furo deixado pela operação da extracção dos pequenos cilindros. Arranca-se em seguida a laje por meio de um dispositivo de arranque : a força aplicada para uma superfície de 20 a 25 cm2 determina o valor da adesão.

Exemplo comparativo 1 : argamassa fosfomagnesiana convencional

Prepara-se uma argamassa fosfomagnesiana a partir dos constituintes seguintes : - 25 % em peso de fase ligante constituída por : . 48,5 % em peso de fosfato monoamónico, . 48,5 % em peso de óxido de magnésio . 3 % em peso de ácido bórico que é um agente retardador, - 75 % em peso de areia normalizada CEN 31 196-1 cujas partículas elementares têm um tamanho compreendido entre 100 e 500 pm.

Preparam-se diferentes argamassas com diferentes teores de água mediante mistura dos materiais definidos anteriormente com água. Realiza-se a mistura da maneira seguinte : malaxa-se por meio de um malaxador de tipo HOBART os materiais no estado seco durante 30 segundos com pequena velocidade (60 rpm), e depois adiciona-se água na proporção desejada. Finalmente, continua-se a malaxar durante l minuto e 30 segundos a baixa velocidade e depois durante 1 minuto e 30 segundos a alta velocidade (120 rpm).

Mede-se a maquinabilidade, a densidade, o tempo de presa destas argamassas assim como as propriedades mecânicas obtidas. Os resultados encontram-se reunidos nos Quadros 1 e 2.

Quadro 1

Razão em peso água/fase ligante Maquinabilidade (%) Densidade da argamassa fresca Tempo de presa (mm) 0,32 7,5 1,98 32 0,36 30 1,95 33 0,4 45 1,93 39 0,43 55 1,92 41

Quadro 2

Momento da medição Resistência à compressão (MPa) Resistência à flexão (MPa) l dia 35 6,4 7 dias 42,5 6,9 28 dias 44. 7,8

Observa-se um efeito de ressudação quando da presa: a água sobe à superfície da argamassa enquanto que os granulados têm tendência para flocular. A aderência sobre a laje de betão limpa ao cabo de 7 dias é inferior a 5 kg/cm2.

Exemplo 2 : argamassa fosfomagnesiana que compreende uma sílica de precipitação

Preparam-se argamassas fosfomagnesianas conforme descrito no exemplo 1 com a excepção de a fase ligante compreender ainda sílica com um teor de 5 % em peso em relação ao peso total da fase ligante. A sílica introduzida é uma 20 20

sílica de precipitação T38AB comercializada por Rhône-Poulenc que apresenta as características seguintes : - tamanho dos aglomerados : 50 um - tamanho dos agregados : inferior a 0,1 pm (medidos por MET).

Quando esta sílica é simplesmente malaxada com água, ela desaglomera-se sob a forma dos seus agregados com tamanho inferior a 0,1 pm.

As condições de malaxagem desta sílica com água e os outros constituintes do cimento para formar uma argamassa, tais como definidas no exemplo 1, são mais cortantes que uma simples malaxagem da sílica em água. Por consequência, esta sílica desaglomera-se igualmente na argamassa fosfomagnesiana e apresenta-se nesta última sob a forma dos seus agregados com tamanho infenor a 0,1 pm.

Mede-se a maquinabilidade, a densidade, o tempo de presa, assim como as propriedades mecânicas destas argamassas para diferentes razoes água/fase ligante. Os resultados encontram-se reunidos nos quadros 3 e 4.

Quadro 3

Razão em peso água/fase ligante Maquinabilidade (%) Densidade da argamassa fresca Tempo de presa (min) ; 0,32 2,5 2,01 30 0,36 25 1,96 30 0,4 35 1,96 35 0,43 45 1,93 40

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Quadro 4

Momento da medição Resistência à compressão (MPa) Resistência à flexão (MPa) 1 dia 35,6 7,1 7 dias 49 8,05 28 dias 52,5 9,5

Constata-se que as propriedades mecânicas são melhoradas. Não se observa qualquer efeito de ressudação. Não se observa qualquer libertação de água mesmo quando do depósito da argamassa sobre um suporte poroso, tal como uma placa de betão, ou submetendo a argamassa a uma extracção sob vazio num buchner. A aderência sobre a laje de betão limpa ao cabo de 7 dias é de 15 kg/cm2. Ela é fortemente melhorada : a água da argamassa não foi absorvida pelo suporte de betão.

Exemplo comparativo 3 : massa de cimento fosfomagnesiano convencional

Prepara-se uma massa de cimento fosfomagnesiano a partir dos constituintes seguintes : 50 % em peso de fase ligante constituída por : . 48,5 % em peso de fosfato monoamónico, . 48,5 % em peso de óxido de magnésio . 3 % em peso de ácido bórico que é um agente retardador, - 50 % em peso de cinzas volantes silico-aluminosas de tamanho médio igual a 12 pm.

Prepara-se uma massa de cimento mediante mistura dos materiais definidos anteriormente com água em uma razão em peso água/fase ligante igual a 0,4. Realiza-se a mistura da maneira seguinte : promove-se a malaxagem dos materiais no estado seco durante 30 segundos a baixa velocidade (60 rpm), e depois adiciona-se água na proporção desejada. Em seguida, prossegue-se a malaxagem durante 1 minuto e 30 segundos a baixa velocidade e depois durante 1 minuto e 30 segundos a alta velocidade (120 rpm).

Mede-se as propriedades mecânicas obtidas para a massa de cimento. Os resultados encontram-se reunidos no Quadro 5.

Quadro 5

Momento da medição Resistência à compressão (MPa) Resistência à flexão (MPa) 1 dia 10,9 4,8 28 dias 15 5

Observa-se um efeito de ressudaçao quando da presa : sobe água até à superfície da massa de cimento enquanto que os granulados têm tendência para flocular.

Exemplo 4 : massa de cimento fosfomagnesiano com sílica de precipitação

Prepara-se uma massa de cimento fosfomagnesiano tal como descrito no exemplo 3 com a excepção de a fase ligante compreender ainda sílica de precipitação T38AB comercializada por Rhône-Poulenc (tal como no exemplo 2) com um teor de 8 % em peso em relação ao peso total da fase ligante.

Medem-se as propriedades mecânicas obtidas pela massa de cimento. Os resultados encontram-se reunidos no Quadro 6.

Quadro 6

Momento da medição Resistência à compressão (MPa) Resistência à flexão (MPa) 1 dia 10,6 4,6 28 dias 17,5 6,2

Verifica-se uma melhoria das propriedades mecânicas a longo termo. Não se observa qualquer efeito de ressudação quando da presa. A aderência da massa de cimento sobre o substrato limpo é de 13,5 kg/cm2 ao cabo de 7 dias a seco e de 10 kg/cm2 ao cabo de 7 dias a seco e 7 dias em água.

Exemplo comparativo 5 : compósito “fosfomagnesiano” convencional

Prepara-se um compósito fosfomagnesiano a partir dos constituintes seguintes : - 49 % em peso de fase ligante constituída por : . 48,5 % em peso de fosfato monoamónico, .48,5 % em peso de óxido de magnésio . 3 % em peso de ácido bórico que é um agente retardador, - 49 % em peso de areias finas (1/3 de areia de tamanho 200 pm (F15), 1/3 de areia de tamanho 315 pm (F25), 1/3 de areia de tamanho 600 pm (F35)) - 2 % em peso de fibras de polipropileno.

Preparam-se os compósitos mediante mistura dos materiais definidos antenormente com água. Realiza-se a mistura da maneira seguinte . promove-se a 24 malaxagem dos materiais no estado seco durante 30 segundos a baixa velocidade (60 rpm), e depois adiciona-se água em uma razão em peso água/fase ligante igual a 0,2. Em seguida, prossegue-se a malaxagem durante 1 minuto e 30 segundos a baixa velocidade e depois durante 1 minuto e 30 segundos a alta velocidade (120 rpm). Incorporam-se em seguida as fibras na mistura a baixa velocidade.

Medem-se as propriedades mecânicas e a ductilidade obtidas pelo compósito. Os resultados encontram-se reunidos no Quadro 7.

Quadro 7

Resistência à flexão a 18 dias (mPa) Ductilidade Compósito à base de fibra de polipropileno 7,5 boa

Observa-se um efeito de ressudação quando da presa : a água sobe até à superfície do compósito enquanto que os granulados têm tendência para flocular.

Exemplo 6 : compósito “fosfomagnesiano” com sílica de precipitação Prepara-se um compósito fosfomagnesiano tal como descrito no exemplo 5 com a excepção de a fase ligante compreender ainda 5 % de sílica de precipitação T38AB em relação ao peso total da fase ligante.

Medem-se as propriedades mecânicas e a ductilidade obtidas pelo compósito. Os resultados encontram-se reunidos no Quadro 8.

Quadro 7

Resistência à flexão a 18 dias (mPa) Ductilidade Compósito à base de fibra de polipropileno 8 Importante 25 Não se observa qualquer efeito de ressudação quando da presa.

Exemplo comparativo 7 : argamassa fosfomagnesiana com sílica não desaglomerável

Prepara-se uma argamassa fosfomagnesiana que apresenta a mesma composição que no Exemplo 2, com a excepção de a sílica T38AB utilizada na qualidade de componente mineral da fase ligante ser substituída por sílica de precipitação Zeosil Z160 comercializada por Rhône-Poulenc que se apresenta sob a forma de aglomerados com um tamanho médio de 200 pm.

Estes aglomerados de sílica não se desaglomeram quando são simplesmente malaxados com água.

Observa-se que a argamassa preparada a partir desta fase ligante conduz a um fenómeno de desmistura e de ressudação.

Exemplo comparativo 8 : argamassa fosfomagnesiana com farinha de quartzo de tamanho superior a 0,1 pm

Prepara-se uma argamassa fosfomagnesiana que apresenta a mesma composição que a do exemplo 2, com a excepção de a sílica T38AB, utilizada como composto mineral da fase ligante, ser substituída por farinha de quartzo (areia moída muito finamente) que se apresenta sob a forma de partículas de tamanho médio superior a 0,1 pm.

Exemplo comparativo 9 : argamassa fosfomagnesiana com fumo de sílica de tamanho superior a 0,5 pm 26

Prepara-se uma argamassa fosfomagneasiana que apresenta a mesma composição que a do exemplo 2, com a excepção de a sílica T38AB, utilizada como composto mineral da fase ligante, ser substituída por fumo de sílica que se apresenta sob a forma de partículas de tamanho médio superior a 0,5 pm.

Lisboa, 6 de Abril de 2000

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Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Cimento fosfomagnesiano obtido mediante mistura de água e de uma fase ligante à base de água de pelo menos um composto de fósforo, de pelo menos um composto de magnésio e de pelo menos um composto mineral, caracterizado pelo facto de o composto mineral ser introduzido sob a forma : - ou de partículas (1) de tamanho inferior a 0,1 pm, - ou de agregados (2) de tamanho inferior a 0, l pm, - ou de aglomerados (3) susceptíveis de se desaglomerar pelo menos em parte, quando da mistura da referida fase ligante e da água, em partículas de tamanho inferior a 0,1 pm ou em agregados de tamanho inferior a 0,1 pm.
2. Cimento fosfomagnesiano de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se introduzir o composto mineral sob a forma de aglomerados que apresentam um tamanho de no máximo 60 pm.
3. Cimento fosfomagnesiano de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o composto mineral ser a sílica.
4. Cimento fosfomagnesiano de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de se introduzir a sílica sob a forma de aglomerados com um tamanho inferior a 50 pm, sendo os referidos aglomerados constituídos por agregados de tamanhos inferiores a 0,1 pm.
5. Cimento fosfomagnesiano de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de se escolher o composto mineral entre Ti02, Al2Q},ZrO:, Cr-OfcCaCOfcO talco, a mica, o caulino, a wollastonite, a bentomte, o metacaulino.

2
6. Cimento fosfomagnesiano de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a fase ligante compreender 1 a 15 partes em peso do composto mineral por 100 partes de fase ligante.
7. Cimento fosfomagnesiano de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de compreender granulados.
8. Cimento fosfomagnesiano de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a quantidade de granulados ser no máximo de 1000 partes em peso por 100 partes em peso de fase ligante.
9. Cimento fosfomagnesiano de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o teor de água ser de no máximo 50 % em peso, relativamente ao peso de fase ligante.
10. Utilização do cimento fosfomagnesiano de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 9 como massa de cimento ou argamassa.
11. Utilização do cimento fosfomagnesiano de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 9 para um revestimento de solos, para a preparação de argamassa de reparação e de vedação, para a realização de painéis de superfícies aparentes, para a reparação de obras de betão armado, para a preparação de compostos refractários.
12. Material compósito à base de cimento fosfomagnesiano de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 9 e de fibras.
13. Material compósito de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo facto de o teor de fibras se encontrar compreendido entre 1 e 10 % em peso em relação ao peso da fase ligante do cimento fosfomagnesiano.

RESUMO “NOVA FASE LIGANTE PARA CIMENTOS FOSFOMAGNESIANOS E SUA UTILIZAÇÃO PARA A PREPARAÇÃO DE ARGAMASSAS” A presente invenção diz respeito a um cimento fosfomagnesiano obtido mediante mistura de água e de uma fase ligante à base de pelo menos um composto de fósforo, de pelo menos um composto de magnésio e de pelo menos um composto mineral, caracterizado pelo facto de o composto mineral ser introduzido sob a forma : ou de partículas (1) com tamanho inferior a 0,1 μτη, ou de agregados (2) com tamanho inferior a 0,1 pm, ou de aglomerados (3) susceptíveis de se desaglomerar pelo menos em parte, quando da mistura da referida fase ligante e da água, em partículas com tamanho inferior a 0,1 pm ou em agregados com tamanho inferior a 0,1 pm.