ITTO20120952A1

ITTO20120952A1 - Miscela cementizia per l'impiego in calcestruzzo terra umida.

Info

Publication number: ITTO20120952A1
Application number: IT000952A
Authority: IT
Inventors: Manuela Bianchi; Fulvio Canonico; Livio Capelli
Original assignee: Buzzi Unicem S P A
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-04-30

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Miscela cementizia per l’impiego in calcestruzzo terra umida"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce al campo tecnico delle miscele cementizie per l’impiego in un calcestruzzo “terra umida”, tipicamente utilizzato per la realizzazione di manufatti quali per esempio cordoli, autobloccanti, tubi di grossa dimensione e grandi scatolari e canalette in SCC.

Le caratteristiche principali ricercate nella messa a punto delle relative formulazioni sono (a) la rapidità di scassero, nonché (b) lo sviluppo di elevate resistenze meccaniche a breve termine. Grazie a tali caratteristiche è possibile, infatti, velocizzare sensibilmente la turnazione dei casseri, favorendo di conseguenza un aumento di produzione per turno di lavoro e un rapido sgombero dei magazzini, nonché permettendo una rapida risposta alle esigenze del mercato, con un tempo di risposta di 1-2 giorni.

Peraltro le miscele cementizie - a base unicamente di cemento Portland - tradizionalmente utilizzate nell’ambito sopra indicato hanno un tempo di maturazione alquanto lungo dell’ordine di 28 giorni.

Allo scopo di ovviare al suddetto inconveniente della tecnica anteriore, costituisce dunque oggetto della presente invenzione una miscela cementizia, comprendente gli ingredienti nelle percentuali indicate nella rivendicazione 1 che segue. Va da sé che la somma dei valori delle percentuali dei suddetti ingredienti di una specifica formulazione di additivo (nonché di quelli di eventuali ulteriori ingredienti, come ad esempio l’ossido di calcio che può essere presente in una quantità fino al 4%) deve essere 100%. Se non diversamente indicato, tali percentuali sono espresse in peso e riferite alla formulazione nel suo complesso. E’ inoltre da notare che il solfato di calcio può essere presente in una sua qualsiasi forma, ovvero gesso, anidrite e emiidrato, in particolare anidrite.

La miscela cementizia dell’invenzione potrebbe ancora contenere uno o più dei seguenti ingredienti nelle quantità indicate:

- filler calcareo in quantità inferiore al 30%, - ceneri volanti in quantità inferiore al 20%, - loppa granulata d’altoforno in quantità inferiore al 20%,

- fumi di silice in quantità inferiori al 10%, e - polveri di elettrofiltro o polveri di by-pass in quantità inferiori a 30 %.

La miscela oggetto dell’invenzione è caratterizzata da un notevole sviluppo della resistenza meccanica nel tempo, essenzialmente in condizioni applicative “terra umida”, ovvero nel caso in cui la quantità di acqua addizionata per formare il calcestruzzo è modesta. Al contrario, la medesima miscela presenta in applicazioni che richiedono l’aggiunta di maggiori quantità di acqua uno sviluppo della resistenza più lento.

Una prerogativa della miscela cementizia dell’invenzione rispetto ad una miscela a base unicamente di cemento portland consiste nel raggiungimento delle caratteristiche prestazionali necessarie per il trasporto e la messa in opera dei relativi manufatti in calcestruzzo dopo soli 7 giorni di maturazione, anziché 28, permettendo cosi tempestività di consegna nel caso di ordini urgenti.

Costituiscono dunque ulteriori oggetti della presente invenzione un calcestruzzo comprendente: - una composizione cementizia del tipo suddetto in quantità compresa tra 230 e 500 kg/m<3>,

- aggregati in quantità compresa fra 1800 e 2200 kg/m<3>, e

- acqua in quantità compresa fra 60 e 250 l/m<3>, nonché un procedimento di produzione di un manufatto “terra umida” mediante gettata di un calcestruzzo del tipo appena indicato.

Per le imprese di produzione di manufatti “terra umida” già avviate, ovvero in possesso di un’attrezzatura utile a grandi produzioni, il vantaggio principale è quindi quello di realizzare un ciclo produttivo più efficiente in grado di ridurre al minimo gli sprechi; lo sviluppo a brevissimo e a breve termine di alte resistenze può essere sfruttato per minimizzare le immobilizzazioni di magazzino e semplificare l’introduzione di nuovi prodotti. Con questa velocità di scassero e consegna dei manufatti, è infatti immaginabile servire il cliente ad hoc, sulla base di particolari richieste ed elevati quantitativi, senza dover avere a piazzale una scorta sufficiente a soddisfare le esigenze di mercato.

La possibilità di rispondere alle richieste del cliente in tempi brevissimi, con piccolissimi lotti di produzione e con la soluzione più adatta alle sue esigenze, può quindi costituire un vantaggio competitivo irrinunciabile.

Per un’azienda emergente, l’utilizzo delle miscele cementizie dell’invenzione, permette di ridurre i costi per l’approntamento di nuove attrezzature utili alla produzione, riducendole all’osso e permettendo al prefabbricatore di produrre esclusivamente solo ciò che è effettivamente necessario, eliminando tutto il superfluo.

E’ anche possibile ridurre i tempi di prototipazione/validazione dei prodotti, della validazione del ciclo produttivo, della modificazione dei prodotti e dei parametri produttivi immediati. Questo cambio di approccio produttivo porta con sé non solo dei vantaggi per il rapporto cliente/prefabbricatore, ma soprattutto uno sfruttamento delle risorse energetiche più efficiente ed allineato con le effettive esigenze del mercato, eliminando di fatto movimentazioni di materie prime e di personale, e consumo di energia, che vengono normalmente impiegati per soddisfare le esigenze di magazzino e stoccaggio e non quelle del mercato.

D’altro canto, miscele a base unicamente di clinker solfoalluminato sono caratterizzate da estrema rapidità nello sviluppo di resistenze meccaniche. Tuttavia, i costi associati a tali miscele non sarebbero compatibili con le esigenze economiche dell’industria della prefabbricazione.

Vantaggiosamente, il sale di litio impiegato nelle miscele dell’invenzione può essere un carbonato, un nitrato o una loro miscela, mentre il ritardante può essere a base di acidi organici, quali ad esempio acido citrico, tartarico, gluconico, loro sali, quali ad esempio citrato di sodio, tartrato di sodio, ecc., o composti inorganici, quali ad esempio acido borico, borato di sodio, anidrite borica.

Preferibilmente, il clinker solfoalluminato utilizzato nelle miscele dell’invenzione soddisfa una o più delle seguenti condizioni:

- un contenuto di C4A3S > 20%;

- un contenuto di C2S < 70%, preferibilmente pari a 20%;

- un contenuto globale di C4AF, CaO, MgO, C2AS e C5S2S < 15%, preferibilmente < 10%;

- un contenuto globale di CaCO3e MgCO3< 15%, preferibilmente < 10%; e

- un contenuto globale di pozzolana, loppa e ceneri volanti, fumo di silice, polveri da elettrofiltro, polveri di by-pass < 50%, preferibilmente 0%.

In particolare, la miscela dell’invenzione comprende:

- clinker solfoalluminato in quantità compresa tra 20 e 40 %, preferibilmente 28%,

- solfato di calcio in quantità compresa tra 6 e 15 %, preferibilmente 8%,

- sali di litio in quantità compresa fra 0,1 e 0,3 %, preferibilmente 0,2%,

- ritardante in quantità compresa fra 0,2 e 0,4 %, preferibilmente 0,3%, e

- cemento portland in quantità compresa tra 60 e 70%, preferibilmente 64%.

In forme di attuazione favorite, un calcestruzzo prodotto utilizzando la miscela dell’invenzione comprende:

- tale miscela in quantità compresa tra 280 e 330 kg/m<3>,

- aggregati in quantità compresa fra 1850 e 1950 kg/m<3>, in particolare 1900 kg/m<3>,e

- acqua in quantità compresa fra 100 e 150 l/m<3>.

Un calcestruzzo prodotto utilizzando la miscela dell’invenzione può inoltre comprendente un filler in quantità fino a 500 kg/m<3>, nonché un fluidificante in una quantità compresa fra 0,5 e 3%, preferibilmente fra 1,5 e 2,0%, della massa totale.

Esempi di realizzazione dell’invenzione vengono ora forniti a titolo meramente illustrativo e non limitativo.

ESEMPI

Sono state preparate una miscela cementizia secondo l’invenzione, una tradizionale a base di cemento portland ed una a base unicamente di clinker solfoalluminato, le quali hanno le composizioni riportate nella Tabella I che segue.

TABELLA I

INVENZIONE SOLFOALLUMINATO PORTLAND

Clinker solfo- % 32 81,6

alluminato

Anidrite % 8 18

Cemento Port- % 59,6 100 land II A-LL

42.5 R

Li2CO3% 0,1 0,1

Acido citrico % 0,3 0,3

Le tre miscele della Tabella I sono state utilizzate per produrre calcestruzzo “terra umida” impiegando gli ingredienti e le quantità riportati nella Tabella II che segue. Tale tabella riporta anche i dati ottenuti sottoponendo i calcestruzzi così ottenuti ad una prova di determinazione della resistenza a trazione indiretta secondo la norma NT Build 427.

TABELLA II

PORTLAND SOLFOALLUMINATO INVENZIONE

Miscela kg/m<3>330 330 330 H2O kg/m<3>100 100 100 Additivo fluidifikg/m<3>1,5 1,5 1,5 cante

Aggregati kg/m<3>1900 1900 1900

Resistenza a trazione indiretta

(cilindro 10 mm x

10 mm)

RES. 2H N/mm<2>- 0,7 1,1 RES. 4H N/mm<2>- 1,3 1,4 RES. 6H N/mm<2>0,3 1,5 1,6 RES. 24H N/mm<2>1,7 2,0 2,0 RES. 28 GG N/mm<2>3,8 4,0 4,2 Le tre miscele della Tabella I sono state utilizzate per produrre calcestruzzo “terra umida” impiegando gli ingredienti e le quantità riportati nella Tabella III che segue. Tale tabella riporta anche i dati ottenuti sottoponendo i calcestruzzi così ottenuti ad una prova di determinazione della resistenza a trazione indiretta secondo la norma UNI EN 196-1.

TABELLA III

PORTLAND SOLFOALLUMINATO INVENZIONE

Miscela cementizia kg/m<3>500 500 500 H2O kg/m<3>250 250 250 Additivo fluidifikg/m<3>0,8 0,8 0,8 cante

Sabbia Normale kg/m<3>1900 1900 1900

Resistenza a compressione su (malta

4x4x16 cm)

RES. 2H N/mm<2>- 20 -RES. 4H N/mm<2>- 25 2 RES. 6H N/mm<2>- 30 10 RES. 24H N/mm<2>15 35 30 RES. 28 GG N/mm<2>45 50 50

Come risulta dai dati riportati nelle tabelle II e III, la miscela dell’invenzione risulta decisamente vantaggiosa rispetto a quella convenzionale a base unicamente di cemento portland in applicazioni “terra umida”, poiché sviluppa più rapidamente una resistenza a breve termine. Nello stesso tempo, tale miscela ha prestazioni confrontabili con quella a base unicamente di clinker solfoalluminato, che peraltro è talmente costosa da essere in pratica inutilizzabile.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto a puro titolo esemplificativo, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come definito nelle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 3. Miscela secondo la rivendicazione 1, in cui detto solfato di calcio è presente sotto forma di anidrite. 4. Miscela 1 o 2, comprendente inoltre ossido di calcio in una quantità fino a 4% riferita alla sua somma con le quantità di clinker solfoalluminato, solfato di calcio, sali di litio e ritardante. 5. Miscela secondo una qualunque della precedenti rivendicazioni, in cui detto clinker solfoalluminato soddisfa una o più delle seguenti condizioni: - un contenuto di C4A3S > 20%; - un contenuto di C2S < 70%, preferibilmente pari a 20%; - un contenuto globale di C4AF, CaO, MgO, C2AS e C5S2S < 15%, preferibilmente < 10%; - un contenuto globale di CaCO3e MgCO3< 20%, preferibilmente 0%; e - un contenuto globale di pozzolana, loppa, ceneri volanti, fumo di silice, polveri da elettrofiltro, polveri di by-pass < 50%, preferibilmente 0%. 1. Miscela cementizia comprendente: - clinker solfoalluminato in quantità compresa tra 20 e 40 %, - solfato di calcio in quantità compresa tra 6 e 15 %, - sali di litio in quantità compresa fra 0,1 e 0,3 %, - ritardante in quantità compresa fra 0,2 e 0,4 %, e - cemento portland in quantità compresa tra 60 e 70%.
2. Miscela secondo la rivendicazione 1, comprendente: - clinker solfoalluminato in quantità pari a 28%, - solfato di calcio in quantità pari all’ 8%, - sali di litio in quantità pari a 0,2%, - ritardante in quantità pari a 0,2%, e - cemento portland in quantità pari a 64%, 6. Calcestruzzo comprendente: - una miscela cementizia secondo una qualunque delle rivendicazioni 1 a 5 in quantità compresa tra 230 e 500 kg/m<3>, - aggregati in quantità compresa fra 1800 e 2200 kg/m<3>, e - acqua in quantità compresa fra 60 e 250 l/m<3>. 7. Calcestruzzo secondo la rivendicazione 6, comprendente: - una miscela cementizia secondo una qualunque delle rivendicazioni 1 a 5 in quantità compresa tra 280 e 330 kg/m<3>, - aggregati in quantità compresa fra 1850 e 1950 kg/m<3>, e - acqua in quantità compresa fra 100 e 150 l/m<3>. 8. Calcestruzzo secondo la rivendicazione 6 o 7, comprendente inoltre un fluidificante in una quantità compresa fra 0,5 e 3%, preferibilmente fra 1,5 e 2,0%, della massa totale. 9. Procedimento di produzione di un manufatto “terra umida” che prevede di gettare un calcestruzzo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 6 a 8.