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Patent Searching and Data


Title:
HYDRAULIC CEMENT FORMULATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/178830
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hydraulic cement formulation that allows the content of clinker to be substantially reduced, the hydraulic cement formula comprising clinker, supplementary cementing materials (SCMs), gypsum and activator. The SCMs include slag, basalt, pozzolan, limestone and fly ash. The activator is a solid chemical salt. Thus, a formulation is obtained which has less chloride ion penetration, less water permeability, less alkali–silica reactivity, less sulphate expansion and a granulometry to equal that of a traditional Portland cement. One of the properties of said formulation is that 89% must have a particle size less than 45 µm, that is, that at least 11% of the formulation must be retained in a 325 mesh sieve.

Inventors:
DÍAZ BURBANO, María Fernanda (Calle 7D # 43A-99 piso 10, Torre AlmagránMedellín, Antioquía, CO)
MORALES RENDÓN, Juan Guillermo (Calle 7D # 43A-99 piso 10, Torre AlmagránMedellín, Antioquía, CO)
Application Number:
IB2018/051993
Publication Date:
October 04, 2018
Filing Date:
March 23, 2018
Export Citation:
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Assignee:
CEMENTOS ARGOS S.A. (Calle 7D # 43A-99 Piso 10, Torre AlmagránMedellín, Antioquía, CO)
International Classes:
C04B7/00; C04B7/02; C04B7/153; C04B7/24; C04B7/28
Domestic Patent References:
WO2011134025A12011-11-03
Foreign References:
US9034098B22015-05-19
CN106336134A2017-01-18
CN102531421A2012-07-04
Other References:
BOUZIDI, M.A. ET AL.: "Synthesis and characterization of Belite cement with high hydraulic reactivity and low environmental impact", ARAB J SCI ENG, vol. 39, no. 12, 13 November 2014 (2014-11-13), pages 8659 - 8668, XP055551650, ISSN: 1319-8025, Retrieved from the Internet
JUENGER, M.C.G ET AL.: "Advances in alternative cementitious binders", CEMENT AND CONCRETE RESEARCH, vol. 41, no. 12, December 2011 (2011-12-01), pages 1232 - 1243, XP028309999, Retrieved from the Internet
Attorney, Agent or Firm:
OLARTE, Carlos R. (Carrera 5 No. 34-03, La MercedBogotá, 1, 110311, CO)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Una formulación de cemento hidráulico, que comprende:

- Clinker entre 10,0 y 60,0 partes,

materiales cementantes suplementarios entre 40,0 y 90,0 partes, yeso entre 2,0 y 10,0 partes, y

un activador entre 1,0 y 15,0 partes. 2. La formulación de cemento hidráulico de 3a Reivindicación 1, donde los materiales cementantes suplementarios se seleccionan del grupo de: escorias, basaltos, puzolanas, calizas, cenizas volantes, y sus combinaciones.

3. La formulación de cemento hidráulico de la Reivindicación 1, donde el activador es una sal química sólida que se seleccionan de gmpo de Na23, NaOH, KOH, CaO,

NaiSi03, NaiSO/t, CaS04 2H20 y sus combinaciones.

4. La formulación de cemento hidráulico de la Reivindicación 1, caracterizada porque ios materiales cementantes suplementarios corresponden a un contenido de partes de: escorias entre 0,0 y 50,0, basalto entre 0,0 y 20,0, puzolana entre 0,0 y 45,0, caliza entre 0,0 y 30,0, cenizas volantes entre 0,0 y 40,0.

5. La formulación de cemento hidráulico de la Reivindicación 1 caracterizada porque tiene un contenido de partes de: Clinker entre 15,0 y 55,0, escoria de horno alto entre 15,0 y 40,0, escoria de ferroníquel entre 0,0 y 50,0, basalto entre 8,0 y 15,0, puzolana entre 10,0 y 40,0, caliza entre 5,0 y 20,0, cenizas volantes entre 5,0 y 30,0, yeso entre 2,0 y 8,0 y sulfato de sodio entre 1,0 y 5,0.

6. La formulación de cemento hidráulico de la Reivindicación 1 caracterizada por las siguientes propiedades:

Propiedad Valor

Resistencia mecánica (a 28 días) 24,0 - 45,0

Fraguado inicial (min) 45,0 - 120,0 Fraguado final (min) 140 - 240

Granulometría - Retenido malla Tyler 325 (μηι) 5,0% - 15,0%

Description:
FORMULACIÓN DE CEMENTO HIDRÁULICO

Campo técnico de la invención La presente invención tiene aplicación en la industria cementera; particularmente ésta puede ser utilizada para reducir la cantidad de Clinker en las formulaciones de cemento, reemplazando el Clinker por materiales cementantes suplementarios provenientes, por ejemplo, de residuos industriales. Estado del arte

La presente invención satisface la necesidad de disminuir el uso de Clinker en la formulación de cemento, reduciendo así uso de combustible, consumo calórico, energía, emisiones y todos los ahorros asociados al proceso productivo.

Los cementos activados alcalinamente constituyen la base de una nueva generación de cementos con interesantes propiedades mecánicas y durables, incluso a veces mejores que las de los cementos Portland tradicionales. La formulación de estos cementos se enfoca en la disminución del contenido de Clinker y la inclusión de mayor contenido de adiciones frente al cemento convencional. Estos materiales han tenido un amplio desarrollo y han atraído gradualmente la atención del mundo científico e industrial al ser considerados materiales revolucionarios, debido a sus ventajas técnicas, ambientales y viabilidad de implementación. Van Deventer J.S.J. et al. [Van Deventer, J.S.J., Provis, J.L., Duxson, P. et al. Waste Biomass Valor (2010) 1 : 145 y Minerals Engineering (2012) 29: 89-104.], menciona que estos cementos permiten la incorporación y valoración de subproductos industriales, disminuyendo un 80% de emisiones de CO 2 . Actualmente, la normativa ambiental (por ejemplo por producción de C0 2 ) y la cultura de productos verdes o amigables con el medio ambiente, potencializan este tipo de tecnologías. El documento US9034098 divulga formulaciones de cemento hidráulico que contienen, en partes de masa: (a) 20 a 60 partes de Clinker; (b) 20 a 40 partes de escoria; y (c) 0 a 60 partes de material inorgánico diferente al Clinker y a la escoria. El material inorgánico de adición es preferiblemente puzolana y ceniza volante, y una granulometría Blaine de 5500. La formulación descrita en la presente invención divulga una cantidad de Clinker menor al 20%, cantidades de escoria inferiores al 20%, además incluye el basalto como material cementante suplementario (o material inorgánico). Asimismo, en cuanto a granulometría del cemento, la presente invención logra entre 5% y 12% retenido malla 325.

Entre los retos más importantes de la activación alcalina a la fecha, es el producir cemento (sólido), pues la mayoría de las aproximaciones son para concreto (solución), donde se facilita el uso del mejor activador que es el silicato de sodio. Así, entre los avances que propone la presente invención, se encuentra reemplazar el silicato de sodio por otro activador alcalino que permita hacer cemento (sólido). Además, minimiza el uso del aditivo y ayuda a superar la dificultad de contar con materiales cementantes suplementarios con potencial de activarse. Finalmente, en la presente invención se obtiene una granulometría iguala a un cemento Portland tradicional.

Breve descripción de las figuras

FIG. l Evolución resistencias mortero (Mpa) a 3, 7 y 28 días de las formulaciones 18, 4, 14 comparado con un cemento Portland tradicional OPC1.

FIG. 2 Evolución resistencias mortero (Mpa) a 3, 7 y 28 días de las formulaciones 22, 20, 25 comparado con un cemento Portland tradicional OPC2.

FIG. 3 Asentamiento inicial de concretos a partir de las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 comparadas con testigos (OPC1 y OPC2). Donde se mantiene agua constante en todas las mezclas. FIG. 4 Resultados de durabilidad de concretos diseñados a partir de las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 comparadas con testigos (OPC1 y OPC2), particularmente de la permeabilidad al ion cloruro a 28 y 56 días, donde se mantiene la A/C constante para todos los diseños.

FIG. 5 Resultados de durabilidad de concretos diseñados a partir de las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 comparadas con testigos (OPC1 y OPC2), particularmente permeabilidad al agua a 28 y 56 días, donde se mantiene la A/C constante para todos los diseños.

FIG. 6 Resultados de durabilidad de concretos diseñados a partir de las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 comparadas con testigos (OPC1 y OPC2), particularmente reactividad álcali-sílice. Expansiones menores a 0, 1% a 16 días: inocuo. Expansiones superiores a 0,2% a 16 días: potencialmente dañino.

FIG. 7 Resultados de durabilidad de concretos diseñados a partir de las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 comparadas con testigos (OPC1 y OPC2), particularmente expansión por sulfates.

Descripción detallada

La presente invención propone una formulación de cemento hidráulico que disminuye el contenido de Clinker en el cemento. La formulación de cemento hidráulico de la presente invención comprende: Clinker, materiales cementantes suplementarios, yeso, activador, minerales y aditivos. De la selección, combinación y proporción de las materias primas utilizadas para la formulación del cemento hidráulico depende el desempeño, resistencias, manejabilidad y durabilidad de la formulación cementante obtenida.

El Clinker es un aglomerante o conglomerante hidráulico que se obtiene mediante materias primas como calizas y arcillas provenientes de formaciones geológicas que se extraen, trituran, muelen, mezclan y se llevan a un horno, hasta obtener Clinker. El Clinker es la materia prima principal para hacer formulaciones de cemento, en la mayoría de los casos está presente en más de un 60% de la formulación total. La transformación de estas materias primas generan gases como COi y SOx, entre otros, lo que quiere decir, que entre más Clinker sea utilizado, hay un mayor gasto energético y mayores impactos ambientales. El Clinker referido en la presente invención puede ser: Clinker Portland, Clinker de alumínalo cálcico, Clinker belítico, Clinker mineralizado, Clinker sulfoaluminoso, o cualquiera conocido para una persona medianamente versada en la materia. En general, Clinker está formado por una mezcla de silicatos, aluminatos y ferrito aluminato de calcio.

En la presente invención se consigue una formulación de cemento hidráulico que disminuye la cantidad de Clinker en el cemento, hasta entre 10,0 y 60,0 partes de la formulación total. En una modalidad la cantidad de Clinker utilizado está entre 10,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la cantidad de Clinker utilizado está entre 10,0 y 25,0 partes de ia formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el Clinker se encuentra entre 25,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el Clinker se encuentra entre 10,0 y 55,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el Clmker se encuentra entre 35,0 y 45,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el Clmker se encuentra entre 30,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.

El aluminato tricálcico, una de las fases del Clinker, reacciona con el agua ocasionando cambios en su manejabilidad como el endurecimiento rápido (fraguado). Para disminuir este efecto, se añade yeso, que hace que el aluminato de calcio reaccione con el yeso produciendo etringita. En la presente invención se entiende por yeso a un retardante o regulador de fraguado, anhidrita (CaSO/ t ), sulfato de calcio hemihidratado (CaSÜ4 ½H 2 0) o sulfato de calcio dihidrato (CaSÜ4 2H 2 0), yesos con anión SO4 "2 , o cualquiera conocido por una persona medianamente versada. El yeso está en una concentración entre 900 mg/L y 1800 mg/L. En la presente invención el yeso está entre 2,0 y 10,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el yeso está entre 2,0 y 8,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el yeso está entre 2,0 y 7,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el yeso está entre 4,0 y 7,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el yeso está entre 3,0 y 4,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. La disminución de la cantidad de Clinker depende de la selección de los materiales cementantes suplementarios (MCS), que a su vez depende de la disponibilidad y factibilidad de estos materiales en las plantas de cemento, además del potencial de esos materiales para dejarse activar. Los materiales cementantes suplementarios de la presente invención se seleccionan del grupo de: escorias, basaltos, puzolanas, calizas, cenizas volantes, metacaolín, humo de sílice, esquistos, tierras diatomeas, cenizas de cascarilla de arroz, entre otros y sus combinaciones. En la formulación de cemento hidráulico de la presente invención la cantidad de materiales cementantes suplementarios está entre 40,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad los materiales cementantes suplementarios están entre 50,0 y 65,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad los materiales cementantes suplementarios están entre 45,0 y 65,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad los materiales cementantes suplementarios están entre 40,0 y 60,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad los materiales cementantes suplementarios están entre 50,0 y 80,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad los materiales cementantes suplementarios están entre 55,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.

Las escorias son una combinación de óxidos metálicos como óxidos de calcio, silicio, hierro y magnesio, que pueden además contener sulfuros de metal y átomos de metal en forma de elemento, éstas pueden ser un producto de la industria metalúrgica cuyos componentes principales son CaO (45%), Si0 2 (35%), A1 2 0 3 (12%) y MgO (4%), la proporción de estos componentes determina 3a basicidad de la escoria y su capacidad hidráulica. Entre las escorias que pueden ser utilizadas en la presente invención se encuentran: escoria siderúrgica, escoria de ferroníquel (FeNi), escoria de cobre o cualquiera conocida por una persona medianamente versada. En la presente invención la escoria es inferior a 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la escoria es inferior a 70,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la escoria se encuentra entre 0,0 y 50,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la escoria se encuentra entre 20,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la escoria se encuentra entre 15,0 y 30,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la escoria se encuentra entre 9,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.

Se entiende por basalto a una roca ígnea volcánica, de composición máfica, es decir rica en silicatos de magnesio y hierro y bajo contenido de sílice, a menudo contiene fenocristales de oiivino, augita y plagioclasa. También se entiende por basalto a una roca que tiene tanto puzolana como caliza, o lo entendido por basalto para una persona mediamente versada. Se puede entender por basalto también a la diabasa, el gabro y la andesita. El contenido de sílice de los basaltos varía entre el 45 y el 55%, su contenido de Ca, Fe y Mg es muy elevado y con una cantidad baja de agua (0,5%). En la presente invención los basaltos pueden ser seleccionados del grupo de basaltos tholeíticos, basaltos alcalinos y basaltos ricos en alúmina, por mencionar algunos. En la formulación de cemento hidráulico la cantidad de basalto de la presente invención se encuentra entre 0,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la cantidad de basalto de la presente invención es inferior a 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad el basalto se encuentra entre 0,0 y 15,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad el basalto se encuentra entre 0,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad el basalto se encuentra entre 8,0 y 15,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el basalto se encuentra entre 9,0 y 12,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el basalto se encuentra entre 12,0 y 15,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.

La activación de basalto como material cementante suplementario ha sido considerada de gran dificultad debido a que el basalto no tiene alta potencialidad de activarse, algunas razones son su baja cantidad de material amorfo, sílice, aluminio, además generalmente contienen arcillas que demandan o requieren agua, afectando negativamente el desarrollo de resistencias mecánicas. La puzolana es un material que contiene sílice reactiva y/o aluminio, que en sí mismas tienen poca o ninguna calidad aglomerante, pero que mezclada con cal en presencia de agua, fraguan y endurecen como un cemento. De manera general, las puzolanas tienen un contenido de sílice + aluminio + óxido de hierro no menor al 70%, otros óxidos y álcalis no mayor al 15%, pérdida por ignición no más del 10%. De manera general, la sílice es el más importante de los óxidos y no debe bajar del 40% del total. Entre las posibles puzolanas referidas en la presente invención se encuentran: puzolanas naturales, puzolanas naturales volcánicas y puzolanas artificiales, entre otras. En la presente invención, la puzolana se encuentra entre 0,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad 3a cantidad de puzolana de la presente invención es inferior a 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la puzolana se encuentra entre 0,0 y 45,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la puzolana se encuentra entre 5,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la puzolana se encuentra entre 10,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la puzolana se encuentra entre 10,0 y 15,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.

La caliza es una roca sedimentaria compuesta mayoritariamente por carbonato de calcio (CaCC^), generalmente calcita, aunque también puede presentar trazas de magnesita (MgC0 3 ) y otros carbonates. También puede contener pequeñas cantidades de minerales como arcilla, hematita, siderita, cuarzo, etc. Puede estar compuesta por más de un 90% o un 70% de carbonato cálcico, siendo calizas bajas. Entre las posibles calizas referidas en la presente invención se encuentran: calizas fosilíferas, calizas bioclásticas, lumaquelas o coquina, calizas nodulozas rojas, calizas oolíticas, calizas lacustres, entre otras. Pueden ser además calizas altas como el mármol, calizas medias y calizas bajas. En la presente invención, la caliza se encuentra entre 0,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la cantidad de caliza de la presente invención es inferior a 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la caliza se encuentra entre 0,0 y 30,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la caliza se encuentra entre 40,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la caliza se encuentra entre 5,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la caliza se encuentra entre 5,0 y 15,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la caliza se encuentra entre 10,0 y 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la caliza se encuentra entre 20,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.

Por cenizas volantes se entiende residuos sólidos que se obtienen por precipitación electrostática o por captación mecánica de los polvos que acompañan a los gases de combustión de los quemadores de centrales termoeléctricas. Las cenizas volantes son ricas en sílices. Pueden ser además cenizas provenientes del carbón, cascarillas de arroz, bagazo de caña, de combustión, biomasa, entre otros. En la presente invención, las cenizas volantes se encuentran entre 0,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad la cantidad de cenizas volantes de la presente invención es inferior a 20,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En una modalidad las cenizas volantes se encuentran entre 40,0 y 90,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad las cenizas volantes se encuentran entre 0,0 y 40,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad las cenizas volantes se encuentran entre 5,0 y 30,0 partes de la formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad las cenizas volantes se encuentran entre 15,0 y 35,0 partes de la formulación de cemento hidráulico.

Para la correcta adición de estos materiales cementantes suplementarios, es decir, para que se obtenga una formulación de cemento hidráulico con cualidades como las de un cemento convencional, es necesaria la adición de un activador o sustancia activadora. Se entiende por activador a un catalizador o una sustancia que disminuya la energía libre de Gibbs que permita que se acelere la reacción entre las materias primas de la formulación cementante, facilitando la disolución de las fases. El activador puede modificar el pH y permite la disolución de los elementos presentes en las materias primas, promoviendo la reacción entre ellos en menor tiempo. El activador referido en la presente invención es un compuesto químico inorgánico, sustancia alcalina o que forma una solución alcalina con agua, higroscópico, particularmente una sal química sólida, como por ejemplo una sal metálica alcalina, un hidróxido, entre otros. El activador se selecciona de grupo de: Na 2 3 , NaOH, KOH, Ca(OH) 2 , Na 2 Si0 3 , NaiSOzt, CaS0 4 .2H 2 0, CaCl 2 2H 2 0 y sus combinaciones. En la presente invención, la cantidad de activador es inferior a 15 partes de formulación de cemento hidráulico. En una modalidad la cantidad de activador se encuentra entre 2,0 y 12,0 partes de formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el activador se encuentra entre 1,0 y 15,0 partes de formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el activador se encuentra entre 2,0 y 10,0 partes de formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el activador se encuentra entre 1,0 y 5,0 partes de formulación de cemento hidráulico. En otra modalidad el activador se encuentra entre 1,0 y 2,0 partes de formulación de cemento hidráulico.

El presente desarrollo también puede comprender otras adiciones o minerales que corresponden generalmente a subproductos de otros procesos o materiales de origen vegetal, que pueden estar o no procesados previamente. Entre posibles adiciones que puede contener la presente invención se encuentran puzolanas, escorias, adiciones minerales, cenizas volantes, escorias molidas de alto horno, humo de sílice, puzolanas naturales. También se puede adicionar polvillo del electrofiltro, retal de ladrillo, calizas, entre otras. También puede incluir aditivos de molienda que faciliten la fluidez del material, mejoradores de calidad, mejoradores de molienda como aminas terciarias, TEA, TIPA, entre otras.

La formulación de cemento hidráulico obtenido en la presente invención tiene las siguientes propiedades características:

Tabla 1 Propiedades características de la formulación de cemento hidráulico obtenido:

En comparación con un cemento Portland tradicional, la formulación de cemento hidráulico de la presente invención, en términos de durabilidad, presentó menor penetración al ion cloruro (FIG. 4), menor permeabilidad al agua (FIG. 5), menor reactividad álcali-sílice (FIG. 6) y menor expansión por sulfates (FIG. 7). Los siguientes Ejemplos ilustran la invención, sin estar el concepto inventivo restringido a los mismos: Ejemplos

Las formulaciones de cemento hidráulico de la presente invención se muestran a continuación:

Ejemplo 1. Las materias primas de las formulaciones del Ejemplo 2 tienen alguno de siguientes análisis químicos (FRX) o análisis mineralógico (DRX):

s

Tab nes

Tabla 4. Caracterización 2 MCS - FRX (análisis químico) de las formulaciones

Escoria

MUESTRA Clinker Caliza Yeso Puzolana

siderúrgica

LOI 2,07 37,31 16,36 0,99 0,70

S1O2 19,76 13,12 9,29 59,68 33,56

TÍ02 0,41 0,03 0,08 0,69 0,57

A1 2 0 3 4,85 0,30 1,72 15,74 13,89

Fe 2 0 3 3,60 0,18 0,71 5,45 0,51

Mn 3 0 4 0,05 0,00 0,11 0,11 0,18

MgO 2,03 2,72 3,42 3,97 4,90

CaO 66,15 46,02 34,68 7,12 43,26

Na 2 0 0,15 0,08 0,26 4,23 0,42

K 2 0 0,13 0,03 0,39 1,55 0,34

Tabla ones

Tabla 6. Caracterización 2 MCS - FRX (análisis químico) de las formulaciones

Yeso Clinker Escoria Caliza Puzolana

Tabla 7 Caracterización 3 MCS - DRX (análisis mineralógico) de las formulaciones

MUESTRA

C3S- Alita Nishi

C2S- Beta velita

Oxido de calcio

Brownmillerita

C3A - Aluminato cúbico

C3A - Na-Aluminato orto

Oxido de magnesio - periclasa

Sulfato de potasio, beta - Arcanita

Sulfato de calcio hemihidrato - bassanita

Sulfato de calcio dihidrato - yeso

Calcita

Anortita de sodio

Dióxido de silicio

Augita Dolomita 3,80

Zeolita 0,70

Calcio de magnesio 87,20

Tabla 8. Caracterización 3 MCS - FRX (análisis químico) de las formulaciones

Eiemplo2. Las formulaciones tienen la siguiente composición:

Ejemplo 3. Se adiciona agua y arena a las formulaciones divulgadas en los ejemplos anteriores para producción de mortero y posterior evaluación del desempeño de los cementos. Los resultados se muestran a continuación: Al hacer las mezclas o morteros, el cemento se veía más denso, más compacto y con mejor adhesión al agregado fino. En cuanto a durabilidad presentó menor penetración al ion cloruro. Menor permeabilidad al agua, menor reactividad álcali-sílice, menor expansión por sulfates.

Tabla 9. Propiedades de las formulaciones de cemento hidráulico

Granulometría

Resistencia Fraguado Fraguado

Formulación - Retenido

mecánica inicial final

No. malla T ' yler

(min) (min)

325 (μτη)

(a 28 días)

1 31,2 70 152 6%

2 29 80 140 9%

3 40,5 71 150 8%

4 30 104 225 7%

5 25,87 70 144 12%

6 27,20 68 163 8%

7 29,35 69 172 7%

8 30,07 77 170 7%

9 24,9 75 140 12%

10 25,50 74 154 5%

11 30,53 69 165 11%

12 33,80 88 171 5%

13 40,2 68 166 7%

14 31,4 111 210 6%

15 24 73 179 7%

16 27,54 70 160 7%

17 28,60 77 167 6%

18 33,8 120 240 7%

19 33,87 73 160 6%

20 31,1 69 175 5%

21 27,72 73 150 11%

22 30,2 71 175 5%

23 31, 10 88 177 7%

24 35,90 69 169 8% 25 28,8 65 165 5%

26 27,70 66 163 5%

27 25,7 70 180 6%

28 28,3 77 170 6%

29 28,01 67 175 6%

30 25,50 72 169 7%

31 30, 10 66 166 6%

Ejemplo 7. Las formulaciones 18, 4, 14, 22, 20 y 25 fueron comparadas con dos cementos Portland tradicionales testigos OPCl y OPC2 (por sus siglas en inglés Ordinary Portland Cement). A partir de las formulaciones de cemento hidráulico se evaluaron tanto en el diseño de morteros como en el diseño de concretos.

Resultados morteros

Las formulaciones 18, 4 y 14 disminuyen la fluidez de los morteros respecto al testigo OPCl, manteniendo el mismo contenido de agua. La formulación 14 presenta un comportamiento similar de fluidez al testigo OPCl . Por otro lado, la formulación 4 presenta resistencias tempranas superiores a las demás propuestas, incluyendo el testigo OPCl . Los resultados se muestran en la FIG. 1. Las formulaciones 22, 20 y 25 minimizan el flujo respecto al testigo OPC2. Igualmente, las formulaciones en mortero entregan resistencias superiores al testigo OPC2. Siendo las formulaciones 22 y 25 las de mejores resultados. Los resultados se muestran en la FIG. 2. Resultados concretos

Como se observa en la FIG. 3, hay una disminución del asentamiento de las muestras de las formulaciones 18, 4 y 14 respecto al testigo OPCl . La durabilidad de las formulaciones anteriores (18, 4, 14, 22, 20 y 25) presentan valores de permeabilidad al ion cloruro inferior respecto a los testigos OPCl y OPC2 (FIG. 4). La formulación 18 presenta una resistencia final menor al testigo OPCl, un mejor desempeño del ion Cloruro (calificación baja) y un valor de permeabilidad definido como medio. Para la formulación 22 se observó una resistencia final superior a testigo, permeabilidad al ion cloruro calificación baja y valor de permeabilidad definido como media.

En general la durabilidad de las formulaciones presentan valores inferiores respecto a la permeabilidad al ion cloruro, permeabilidad al agua, y reactividad álcali-sílice, como se muestra en las figuras FIG. 4, FIG. 5 y FIG. 6 respectivamente, donde "Cement Ref se refiere a un cemento Portland tradicional sugerido por la norma.