ES2224877B1 - Procedimiento de diseño morfologico de puzolanas para el control de las caracteristicas tecnicas de los cementos a los que se adicionan. - Google Patents

Abstract

El objeto de esta Patente consiste en un "Procedimiento morfológico de diseño de puzolanas para el control de las características técnicas de los cementos a los que se adicionan", cuya utilización aparece explícita en el propio enunciado de la invención. Comprende las siguientes operaciones: - Seleccionar las puzolanas, en función de la actividad resistente que son capaces de desarrollar y de la aplicación prevista del cemento al cual se han de adicionar. - Molerlas por cualquier procedimiento conocido para que la granulometría sea la adecuada a los requerimientos mecánicos previstos para el cemento. - Cambiar la morfología global primitiva de las puzolanas, mediante tratamientos físicos de agregación de sus partículas en presencia de líquido como granulación en un agitador de palas giratorias (2); atomización en un ciclón (3) para la separación centrífuga de las partículas en suspensión, peletización en un tambor giratorio (4). - Aportar los agregados puzolánicos (5) para su adición dosificada al cemento, pudiendo estar compuestos dichos agregados por una sola clase de puzolanas o por varias.

Description

Procedimiento de diseño morfológico de puzolanas para el control de las características técnicas de los cementos a los que se adicionan.

Objeto de la invención

El objeto al cual se refiere la invención que se protege en esta Patente, consiste en un “Procedimiento de diseño morfológico de puzolanas para el control de las características técnicas de los cementos a los que se adicionan”.

Antecedentes

Los cementos con adiciones puzolánicas a los cuales es de aplicación específica el procedimiento reivindicado, surgen como una posibilidad de mejora de las propiedades del cemento Portland debido a su propiedad de reaccionar con el hidróxido cálcico liberado durante la hidratación, fijándolo y minimizando así los efectos de inestabilidad, además de minimizar también la reacción de carácter expansivo de los aluminatos cálcicos con los sulfatos del medio, derivada del elevado pH del mismo.

El uso de puzolanas tanto naturales como artificiales, cobra importancia por la política de conservación del medio ambiente (reducción de gases emitidos a la atmósfera, ahorro en el coste energético de la producción de cemento) en tanto en cuanto sustituyen parte de éste. Cabe destacar que la producción de una tonelada de cemento Portland necesita 3.530 kJ de energía y que el uso de puzolanas permite hasta un 20% de reducción en el consumo de cemento (limitado por normativa vigente).

Las puzolanas empleadas pueden ser de origen natural o artificial, provenientes tanto de recursos naturales (rocas volcánicas) como de los procesos de combustión de algunas industrias o de los residuos naturales de explotaciones mineras.

Las pastas, morteros y hormigones preparados con cementos con adiciones puzolánicas desarrollan resistencias mecánicas elevadas a tiempos largos de fraguado, siendo en los primeros días inferiores a las desarrolladas por los productos convencionales análogos. Ello se debe a la doble función de las puzolanas: por una parte la de acelerar la reacción de fraguado y, por otra, la de fijar la cal liberada en dicha
reacción. La cinética de la reacción puzolánica tiene una influencia directa sobre el desarrollo de resistencias mecánicas (principalmente compresión) del producto fraguado, aumentando éstas proporcionalmente al aumento en el mismo del contenido de cal combinada.

Descripción de la invención

La finalidad de la Invención que constituye el objeto de ésta Patente, consiste en la obtención de morteros y hormigones hidráulicos preparados con cementos adicionados con puzolanas tratadas morfológicamente con anterioridad a su utilización. Con ello se consiguen las siguientes ventajas funcionales:

\ding{226}

Controlar la reacción de fraguado, según lo precedentemente expuesto.

\ding{226}

Incrementar la actividad puzolánica en los primeros días de curado.

\ding{226}

Ajustar la velocidad de reacción, mediante la granulometría (a menor tamaño de partícula, mayor reactividad), y la agregación de las partículas de puzolana.

\ding{226}

Aumentar las resistencias mecánicas (principalmente compresión) del producto fraguado, según la naturaleza, la granulometría y los agregados de partículas puzolánicas.

\ding{226}

Obtener morteros y hormigones hidráulicos de características mecánicas predeterminadas, mediante la utilización de cementos con adición de agregados de partículas puzolánicas en proporciones adecuadas, según su naturaleza y su granulometría.

De la descripción precedente de las ventajas funcionales obtenidas, se desprende la esencialidad del tratamiento morfológico de las puzolanas para alcanzarlas. Dicho tratamiento consiste en el cambio textural de las puzolanas seleccionadas, mediante procesos físicos capaces de formar agregados (granulación, atomización, peletización).

Se parte de puzolanas con la granulometría adecuada para alcanzar la velocidad de reacción requerida. Si se utilizan puzolanas naturales que requieren un tratamiento térmico previo (p. ej. arcillas), tras la molienda y el tratamiento, es necesario asegurar que el tamaño de partícula sigue siendo el adecuado, por lo que en ocasiones, es necesaria una segunda molienda.

A continuación, se somete la puzolana al tratamiento físico de agregación escogido, en función de la velocidad de reacción deseada. Agregados compactos tienden a reacciones puzolánicas lentas, mientras que los porosos tienden a reacciones rápidas, teniendo los agregados huecos una vida útil más corta. En cualquier caso, a igualdad de granulometría, la formación de agregados ralentizará la reacción puzolánica con respecto a la velocidad de reacción que tendría esa misma puzolana adicionada sin haber sido sometida al tratamiento morfológico.

La puzolana tratada está lista para ser adicionada al cemento, según la proporción y la relación agua/sólido óptima, dependiendo de la puzolana empleada y la aplicación para la que se destina.

El tratamiento morfológico tiene dos efectos sobre la reacción puzolánica: por una parte, disminuye la superficie específica global, sin modificar la granulometría y por otra parte, la formación del gránulo dosifica la fijación de cal por parte de la puzolana. La menor superficie específica del gránulo frena la aceleración de la reacción de fraguado por parte de la puzolana, a la vez que reduce el número de puntos de reacción en el sistema, no teniendo ésta tanta avidez por la cal formada en dicha reacción. Esto se traduce en una mejora de las resistencias mecánicas desarrolladas en los primeros días de curado. Además, debido a que la reacción puzolánica se va desarrollando en capas (desde el exterior del gránulo hacia el interior del mismo), permite prolongar la fijación de cal, proporcionando altas resistencias mecánicas, a largos tiempos de curado.

En resumen, el gránulo disminuye la eficacia inmediata de la puzolana, ralentizando las reacciones y permitiendo que éstas se prolonguen con mayor

\hbox{eficacia.}

El tratamiento morfológico descrito permite, además, preparar gránulos compuestos por diferentes puzolanas elegidas en función de las características mecánicas requeridas a los cementos a los cuales se adicionan. Dichos gránulos pueden constar de la mezcla previa de varias puzolanas para dar un gránulo homogéneo o de capas de diferentes puzolanas con velocidades de reacción diferentes, permitiendo un mayor control sobre las reacciones de fraguado.

Así pues, la cinética de la reacción puzolánica está condicionada por parámetros tales como la propia naturaleza de las puzolanas elegidas, su granulometría y la forma y el tamaño de los agregados que se forman con las partículas de puzolanas. En consecuencia, las operaciones que componen el procedimiento reivindicado están orientadas a la actuación sobre cada uno de dichos parámetros y son las siguientes, descritas con la misma secuencia con que se realizan:

\ding{226}

Seleccionar las puzolanas (naturales o artificiales), en función de la actividad resistente que son capaces de desarrollar y de la aplicación prevista del cemento al cual se han de adicionar.

\ding{226}

Si fuera necesario, molerlas preferentemente por cualquiera de los procedimientos actualmente conocidos hasta el tamaño de partícula requerido (del orden de micras) para que la granulometría sea la adecuada a los requerimientos mecánicos previstos para el cemento.

\ding{226}

Cambiar la morfología global primitiva de las puzolanas, mediante tratamientos físicos de agregación de sus partículas en presencia de líquido en cantidades según el procedimiento elegido, que pueden ser, potestativa y alternativamente, algunos de los conocidos como granulación en un agitador de palas giratorias; atomización en un ciclón para la separación centrífuga de las partículas en suspensión, peletización en un tambor giratorio.

\ding{226}

Aportar los agregados puzolánicos para su adición dosificada al cemento, pudiendo estar compuestos dichos agregados por una sola clase de puzolanas o por varias y en este último caso, formados por nucleación mediante revestimientos sucesivos de un núcleo monocomponente por capas de las distintas puzolanas en tratamientos físicos independientes o bien por mezcla de partículas de dichas puzolanas antes de iniciar el proceso de agregación.

Breve descripción de los dibujos

Para complementar la descripción de la invención y facilitar la comprensión y el seguimiento de las operaciones comprendidas en el “Procedimiento de diseño morfológico de puzolanas para el control de las características técnicas de los cementos a los que se adicionan” que constituye su objeto, se acompaña como Figura 1 un esquema secuencial de dichas operaciones, que debe interpretarse como una guía indicativa de su desarrollo preferencial.

Descripción de una realización preferente

Para mostrar con claridad la naturaleza y el alcance de la aplicación ventajosa “Procedimiento de diseño morfológico de puzolanas para el control de las características técnicas de los cementos a los que se adicionan” que constituye el objeto de la invención, se describen seguidamente las operaciones que componen el procedimiento y su secuencia, haciendo referencia a su esquema que, por representar una realización preferente de dicho objeto, con carácter informativo, debe considerarse en su sentido más amplio y no como limitador de la aplicación y el contenido de la invención.

El procedimiento se desarrolla mediante las siguientes operaciones, realizadas con la misma secuencia con que se describen:

\ding{226}

Seleccionar las puzolanas (naturales o artificiales), en función de la actividad resistente que son capaces de desarrollar y de la aplicación prevista del cemento al cual se han de adicionar.

\ding{226}

Si fuera necesario, molerlas preferentemente por cualquiera de los procedimientos actualmente conocidos (1) hasta el tamaño de partícula requerido (del orden de micras) para que la granulometría sea la adecuado a los requerimientos mecánicos previstos para el cemento.

\ding{226}

Cambiar la morfología global primitiva de las puzolanas, mediante tratamientos físicos de agregación de sus partículas en presencia de líquido en cantidades según el procedimiento elegido, que pueden ser, potestativa y alternativamente, algunos de los conocidos como granulación en un agitador de palas giratorias (2); atomización en un ciclón (3) para la separación centrífuga de las partículas en suspensión, peletización en un tambor giratorio (4).

\ding{226}

Aportar los agregados puzolánicos (5) para su adición dosificada al cemento, pudiendo estar compuestos dichos agregados por una sola clase de puzolanas o por varias y en este último caso, formados por nucleación mediante revestimientos sucesivos de un núcleo monocomponente por capas de las distintas puzolanas en tratamientos físicos independientes o bien por mezcla de partículas de dichas puzolanas antes de iniciar el proceso de agregación.

Claims (1)

1. Procedimiento morfológico de diseño de puzolanas para el control de las características técnicas de los cementos a los que se adicionan, del tipo de los que los componen las siguientes operaciones descritas con la misma secuencia con que se reali-
zan:

\ding{226}

Seleccionar las puzolanas (naturales o artificiales), en función de la actividad resistente que son capaces de desarrollar y de la aplicación prevista del cemento al cual se han de adicionar.

\ding{226}

Si fuera necesario, molerlas preferentemente por cualquiera de los procedimientos actualmente conocidos (1) hasta el tamaño de partícula requerido (del orden de micras) para que la granulometría sea la adecuada a los requerimientos mecánicos previstos para el cemento.

Dicho procedimiento morfológico está caracterizado porque comprende:

\ding{226}

Cambio de la morfología global primitiva de las puzolanas, mediante tratamientos físicos de agregación de sus partículas en presencia de líquido en cantidades variables según el procedimiento elegido, que pueden ser, potestativa y alternativamente, algunos de los conocidos como granulación en un agitador de palas giratorias (2); atomización en un ciclón (3) para la separación centrífuga de las partículas en suspensión, peletización en un tambor giratorio (4).

\ding{226}

Aportar los agregados puzolánicos (5) para su adición dosificada al cemento, pudiendo estar compuestos dichos agregados por una sola clase de puzolanas o por varias y en este último caso, formados por nucleación mediante revestimientos sucesivos de un núcleo monocomponente por capas de las distintas puzolanas en tratamientos físicos independientes o bien por mezcla de partículas de dichas puzolanas antes de iniciar el proceso de agregación.