BRPI0407787B1 - Accelerator composition, method of applying composition to the cement basis to a substrate for spraying, and laying on the basement of hardened cement - Google Patents
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Abstract
"mistura de aceleradores". a presente invenção refere-se à composição de acelerador para uso com composições à base de cimento pulverizadas, que é uma solução ou dispersão aquosa de uma mistura de componentes 1-3; componente 1 - sulfato de alumínio; componente 2 - pelo menos um de uma alcanolamina e uma alquileno diamina ou triamina; componente 3 - ácido fluorídrico opcionalmente com pelo menos um dos componentes 4-7, com a condição de que pelo menos um do componente 4 ou componente 5 esteja presente; componente 4 - pelo menos um de hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de lítio, hidróxido de magnésio, carbonato de lítio, carbonato de sódio, carbonato de potássio, carbonato de magnésio, sulfato de sódio, sulfato de potássio, sulfato de magnésio e sulfato de lítio; componente 5 - ácidos c~ 1~-c~ 10~ mono e dicarboxílicos alifáticos e seus sais de metal; componente 6 - hidróxido de alumínio; componente 7 -pelo menos um de ácido fosfórico e ácido fosforoso. os aceleradores têm excelente estabilidade de longo prazo e funcionam bem com cimentos 'difíceis', tais como alguns opcs japoneses.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSIÇÃO DE ACELERADOR, MÉTODO DE APLICAÇÃO DE COMPOSIÇÃO À BASE DE CIMENTO A UM SUBSTRATO POR PULVERIZAÇÃO, E CAMADA À BASE DE CIMENTO ENDURECIDA". A presente invenção se refere a aceleradores de baixo álcali e sem álcali para composições à base de cimento. O uso de composições à base de cimento tais como concreto a serem aplicadas pela pulverização de aceleradores de baixo álcali e sem álcali em lugar dos aluminatos tradicionais e de outros materiais fortemente alcalinos é agora bem conhecido. Os principais componentes de tais aceleradores são os compostos de alumínio, sendo os mais comumente encontrados o sulfato de alumínio e o hidróxido de alumínio amorfó. Em adição a esses compostos de alumínio, tem sido usada uma variedade de outros componentes em tais aceleradores, incluindo alcanolaminas, outros sais de alumínio (tais como oxalatos e nitratos) e vários ácidos orgânicos. Composições mais recentes envolveram o uso de íons de fluoreto. O principal problema na técnica é encontrar uma composição de acelerador que combine performance aceitável, estabilidade aceitável e uma resistência compressiva aceitável. A estabilidade pode ser um problema, especialmente em condições mais extremas algumas vezes encontradas em túneis e uma razoável vida em prateleira necessária para um acelerador prático. Todos os aceleradores usados na pulverização de concreto reduzem a resistência compressiva comparada com a resistência compressiva do mesmo concreto sem acelerador. É necessário que esta redução seja mantida em um mínimo. Em adição, é particularmente desejado um bom desenvolvimento de resistência inicial no período de 1-4 horas após a pulverização.
Em adição, a variação mundial nos tipos de cimentos causa problemas. O que funciona bem com um cimento, digamos na Europa, não funcionará necessariamente tão bem com um cimento australiano ou japonês. É difícil formular um acelerador que irá funcionar aceitavelmente bem com todos os tipos de cimento.
Descobriu-se agora que uma combinação particular de materiais fornece um acelerador que funciona especialmente bem e é muito estável.
Portanto, a invenção fornece uma composição de acelerador adaptada para ser usada com composições à base de cimento pulverizadas, que é uma solução ou dispersão aquosa de uma mistura dos componentes essenciais 1-3: Componente 1 - sulfato de alumínio Componente 2 - pelo menos um de uma alcanolamina e uma alquileno diamina ou triamina Componente 3 - ácido fluorídrico opcionalmente pelo menos um dos componentes 4-7, com a condição de que pelo menos um do componente 4 ou do componente 5 esteja presente;
Componente 4 - pelo menos um de hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de lítio, hidróxido de magnésio, carbonato de lítio, carbonato de sódio, carbonato de potássio, carbonato de magnésio, sulfato de sódio, sulfato de potássio, sulfato de magnésio e sulfato de lítio;
Componente 5 - ácidos C1-C10 mono e dicarboxílicos alifáticos e seus sais de metal;
Componente 6 - hidróxido de alumínio;
Componente 7 - pelo menos um de ácido fosfórico e ácido fos- foroso estando os ingredientes presentes nas seguintes proporções (ingredientes ativos em peso): Componente 1 - de 30 a 60%, calculado com base no sulfato de alumínio 17%;
Componente 2 - de 0,1 a 15% Componente 3 - de 0,2 a 8,0% Componente 4 - até 15% Componente 5 - até 15% Componente 6 - até 15% Componente 7 - até 5%. O Componente 1, sulfato de alumínio, pode ser qualquer sulfato de alumínio usado na fabricação de aceleradores. Ele pode estar completa- mente hidratado ou total ou parcialmente calcinado. Um grau típico, e aquele no qual a proporção é baseada é o sulfato de alumínio "17%" (AI2(S04)3.14.3H20) (chamado assim por que esta é a proporção de óxido de alumínio nele contida). Se for requerido qualquer outro sulfato de alumínio, a quantidade apropriada pode ser facilmente calculada nesta base. Preferencialmente, o Componente 1 encontra-se presente na proporção de 30-46% em peso da composição de acelerador total. O Componente 2, alcanolamina, alquileno diamina e alquileno triamina pode ser qualquer desses materiais, mas é preferencialmente etile-no diamina, etileno triamina ou trietanolamina, na máxima preferência dieta-nolamina. Ele encontra-se preferencialmente presente na proporção de 0,1-10%, mais preferencialmente de 0,1-8% em peso da composição de acelerador total. É possível usar uma combinação de dois ou mais de tais materiais. O Componente 3, ácido fluorídrico, é geralmente usado como uma solução aquosa de cerca de 40% em peso de HF. A proporção de ácido fluorídrico presente na composição de acelerador total (como HF) é preferencialmente de 2-4% em peso do acelerador total. O Componente 4 pode ser selecionado dentre os materiais anteriormente nomeados. Embora o sódio e potássio sejam metais alcalinos, a proporção de tais metais nas composições de acelerador de acordo com a invenção pode ser suficientemente baixa para permitir que esses aceleradores sejam considerados como livres de álcali de acordo com a definição européia aceita (menor do que 1% (em peso) Na20 equivalente). Até 8,5% de Na20 equivalente é considerado "baixo álcali" e é aceitável para muitos propósitos - em muitos casos, a rigorosa exclusão de álcali por motivos ambientais ou de saúde não é necessária e uma pequena proporção de pelo menos um metal alcalino aumenta o desenvolvimento da resistência inicial. Assim, para os propósitos desta invenção e contrário às práticas correntes da técnica com respeito aos aceleradores livres de álcali, é preferido que uma pequena proporção de acelerador esteja presente. Esta proporção é preferencialmente não maior do que 5% de Na20 equivalente. A proporção prefe- rida de Componente 4 é de 1-10% em peso da composição de acelerador total. O Componente 4 é tipicamente adicionado à composição de acelerador como uma solução a 30% em peso em água. O Componente 5 pode ser selecionado de um ou mais do grupo de ácidos. Especialmente preferidos são os ácidos fórmico, oxálico e glicóli-co e seus sais de metal, mas outros ácidos, tais como ácidos acético, pro-piônico, succínico, cítrico e tartárico são também úteis. As proporções preferidas do Componente 5 são de 2 - 10%, mais preferencialmente de 4 - 8% em peso da composição de acelerador total. É requerido que pelo menos um do Componente 4 e do Componente 5 esteja presente na composição. Os Componentes 4 e/ou 5 preferidos para os propósitos desta invenção são oxalato de sódio, oxalato de potássio e misturas de um ou ambos desses com hidróxido de lítio. As misturas de LiOH/oxalato de sódio-potássio são particularmente preferidas. O Componente 6, hidróxido de alumínio, é preferencialmente o hidróxido de alumínio amorfo do tipo normalmente usado em aceleradores para concreto pulverizado. Ele encontra-se preferencialmente presente na proporção de até 10% em peso da composição de acelerador total. É possível usar hidróxido de alumínio cristalino; este é consideravelmente mais barato, mas é difícil de dissolver e ele não tem uma performance tão boa quanto o material amorfo. O Componente 7, ácido fosfórico (H3P04) ou ácido fosforoso (H3PO3), atua como um estabilizador. Embora seja possível omiti-lo, ele confere um grau de estabilidade útil às composições de acelerador desta invenção, uma consideração vital nas operações de abertura de túnel onde 0 acelerador pode ter que ficar em um estado pronto para uso por longos períodos. Portanto, ele encontra-se preferencialmente presente e em uma concentração de 0,1 - 2% em peso da composição de acelerador. É possível usar uma mistura de ambos os ácidos, mas é preferido usar somente ácido fosfórico.
As composições de acelerador podem ser preparadas simplesmente misturando os componentes mencionados acima em qualquer ordem e agitando para formar uma solução aquosa. Em alguns casos, será necessário adicionar mais água. A composição final conterá geralmente de 40-70% em peso de água.
Dada a natureza dos ingredientes, a composição de acelerador resultante não será uma simples mistura de ingredientes, mas uma complexa mistura de produtos de reação. Por exemplo, o HF reagirá com alguns outros componentes (mais especialmente hidróxido de alumínio, se algum estiver presente). Esta composição é muito estável, tendo uma vida de prateleira sob condições normais de estocagem de vários meses.
Em uso, a composição de acelerador da invenção é injetada em um bocal de pulverização da maneira convencional. A dose é tipicamente de 5 - 12% em peso da composição de acelerador baseada no peso do cimento. A invenção fornece também um método de aplicação de uma composição à base de cimento a um substrato por pulverização, incluindo as etapas de mistura de uma batelada de composição à base de cimento fluida e enviá-la a um bocal de pulverização, sendo injetado no bocal um acelerador conforme descrito acima neste relatório.
As composições à base de cimento pulverizadas que utilizam as composições de acelerador de acordo com esta invenção exibem uma formação de resistência compressiva extraordinariamente rápida. Em adição, as composições de acelerador funcionam bem com uma notavelmente ampla variedade de cimentos, incluindo cimentos japoneses, com os quais outros aceleradores livres de álcali apresentam resultados menos satisfatórios. A invenção fornece também uma camada à base de cimento endurecida aplicada a um substrato por pulverização através de um bocal de pulverização, tendo sido adicionado um acelerador no bocal conforme descrito anteriormente neste relatório. A invenção é melhor ilustrada pelos exemplos não limitantes a seguir nos quais todas as partes são em peso.
Uma série de aceleradores são adicionados a uma mistura de argamassa de teste tendo a seguinte constituição: Água 198 partes Cimento Portland comum 450 partes Areia (DIN 196-1) 1350 partes Superplastificante 2,7 partes O cimento é o Tayheiyo OPC, um cimento japonês comumente usado. O superplastificante usado é o NT-1000 da NMB Ltd., Japão.
Exemplo 1 À mistura mencionada acima é adicionada, com completa mistura, 31,5 partes de um acelerador de acordo com a invenção e tendo a seguinte composição (dada como percentagens em peso) Sulfato de alumínio (16H20) 35 Dietanolamina 2,1 Sulfato de sódio 11,2 Ácido oxálico 7,5 Ácido fluorídrico 6 Hidróxido de alumínio amorfo 9,5 Água a 100% Exemplo 2 O Exemplo 1 é repetido, com exceção de que as 31,5 partes do acelerador de acordo com a invenção são substituídas por um acelerador livre de álcali disponível comercialmente e vendido como MEYCO® SA162. Exemplo 3 O Exemplo 1 é repetido, com exceção de as 31,5 partes do acelerador de acordo com a invenção são substituídas por um acelerador livre de álcali disponível comercialmente e vendido como MEYCO® SA170.
As amostras são testadas quanto à resistência compressiva de acordo com prEN (Padrão Europeu preliminar) 12394 e os resultados obtidos estão mostrados abaixo: Exemplo N° Resistência Compressiva (MPa) em Pode ser visto que a composição contendo o acelerador de acordo com a invenção desenvolve resistência compressiva mais cedo do que as composições contendo os aceleradores comerciais e que a resistência final é substancialmente maior.
REIVINDICAÇÕES
Claims (3)
1. Composição de acelerador adaptada para ser usada com composições à base de cimento pulverizadas, caracterizada pelo fato de que é uma solução ou dispersão aquosa de uma mistura dos componentes essenciais 1 a 4: Componente 1 - sulfato de alumínio; Componente 2 - pelo menos um de uma alcanolamina e uma alquileno diamina ou triamina; Componente 3 - ácido fluorídrico Componente 4 - pelo menos um de hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de lítio, hidróxido de magnésio, carbonato de lítio, carbonato de sódio, carbonato de potássio, carbonato de magnésio, sulfato de sódio, sulfato de potássio, sulfato de magnésio e sulfato de lítio; opcionalmente, com pelo menos um dos componentes 5 a 7: Componente 5 - ácidos C1-C10 mono e dicarboxílicos alifáticos e seus sais de metal; Componente 6 - hidróxido de alumínio; Componente 7 - pelo menos um de ácido fosfórico e ácido fosforoso; estando os ingredientes presentes nas seguintes proporções (ingredientes ativos em peso): Componente 1 - de 30 a 60%, calculado com base no sulfato de alumínio 17%; Componente 2 - de 0,1% a 15%; Componente 3 - de 0,2% a 8,0%; Componente 4 - maior do que 0% até 15%; Componente 5 - até 15%; Componente 6 - até 15%; Componente 7 - até 5%; e sendo que o Componente 4 contém metal alcalino e está presente na medida que o teor de metal alcalino seja de, no máximo, 8,5% de Na20 equivalente.
2. Método para aplicação de composição à base de cimento a um substrato por pulverização, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de misturar uma composição à base de cimento fluida e enviar a um bocal de pulverização, em que uma composição de acelerador, como definida na reivindicação 1, é injetada no bocal.
3. Camada à base de cimento endurecida, caracterizada pelo fato de que é aplicada a um substrato pulverizando através de um bocal de pulverização, sendo que uma composição de acelerador, como definida na reivindicação 1, foi adicionada ao bocal.
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