ES2470468A1 - Mortero de cemento de sulfoaluminato de calcio mejorado con cenizas volantes de RSU inertizadas en forma de carbonatos - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un mortero mejorado que comprende cementos de sulfoaluminato de calcio, áridos silíceos y agua, en donde dichos áridos silíceos se encuentran parcialmente sustituidos por cenizas volantes procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos, inertizadas en forma de carbonatos. Estas cenizas inertizadas tienen un contenido en cloruros inferior al 1% en peso con respecto al peso total las cenizas. También se describen los métodos de fabricación de los mismos y otros materiales de construcción fabricados a partir de mortero.
Description
Mortero de cemento de sulfoaluminato de calcio mejorado con cenizas volantes de RSU inertizadas en forma de carbonatos
La presente invención tiene dos objetivos principales: En primer lugar, se consigue inmovilizar y encapsular dentro de una matriz de mortero cenizas volantes de Residuos Sólidos Urbanos inertizadas en forma de carbonatos (en adelante CVI-RSU). En segundo lugar, se consigue un mejor comportamiento físico y mecánico de los morteros de cemento compuestos a partir de mezclas a base de: Cemento de Sulfoaluminato de Calcio, áridos silíceos y CVI-RSU. La invención también se refiere a métodos de fabricación de estos morteros y a su uso como materiales de construcción.
La patente de título “Mortero de fraguado hidráulico para juntas para superficies pavimentadas” ES 2 296 361 T3 (16.04.2008), recoge en su formulación la utilización de un 20-30% en peso de componentes de fraguado mineral/hidráulico (tales como cemento, micros�lice, cenizas volantes y/o cal), pero en ningún caso menciona el origen de estas cenizas volantes que normalmente provienen de centrales térmicas.
La patente de título “Material cementoso con cenizas volantes”, ES 2 220 971 T3 (), se refiere a materiales cementosos con cenizas volantes que necesitan ser activadas químicamente mediante aglomerantes que comprenden silicatos alcalinos e hidr�xidos alcalinos. Las cenizas utilizadas son de Clase F y se obtienen a partir de la combustión de carbones bituminosos y de antracita.
La solicitud de patente con título “Clinker using steel sludge and municipal solid waste incineration fly ash and method for manufacturing the same” KR 20110091170 (), tiene como propósito la manufactura de un clinker mediante la utilización de lodos provenientes de la elaboración de acero, mezclados con cenizas volantes de residuos sólidos urbanos. El método est� basado en la combinación de un 20% a un 50% en peso de cenizas volantes de RSU, entre un 10% y un 30% en peso de yeso y un 100% en peso de lodos del acero. La mezcla obtenida se sintetiza a temperaturas entre 1000�C y 1300�C. Con esta invención, las cenizas volantes de RSU sólo se utilizan en la elaboración de una materia prima para la obtención de cementos.
La solicitud de patente con el título “Method for producing hydraulic binding agent in a form of activated fly ash, activated fly ash, hydraulic binding agent, sulfur or cement concrete, mineral-asphalt mixture and application of the activated fly ash” EP 2085366 (), establece un método encaminado a la preparación de un agente aglomerante hidráulico con la utilización de cenizas volantes activadas mediante su molienda en un molinillo electromagnético. La activación de las cenizas se produce durante la molienda de éstas en dicho molinillo durante un tiempo de entre 5 y 300 segundos. Los tamaños de las partículas de las cenizas utilizadas son: un 66% del total menor que 50jm, un 75% del total menor que 63jm y un 95% del total menor que 200jm. Las cenizas volantes utilizadas se obtienen de la combustión del carbón de calderas para calefacción.
La solicitud de patente con el título “Admixture for fly ash concrete” EP 2266929 (), elabora un método para la producción de mezclas cementosas y hormigones con la incorporación de cenizas volantes mediante un tratamiento de introducción de aire. El método contempla la formación de una mezcla que incluye agua, cemento, cenizas volantes, áridos, otros materiales cementantes y una mezcla de productos químicos; todo ello agitado y con la incorporación de un agente aireante. Esta mezcla incorpora un material neutro, que no tiene utilidad en cuanto a la inclusión de aire, pero que interacciona preferentemente con las cenizas volantes y que sin su colaboración, éstas neutralizarían o anularían la inclusión de aire. Las cenizas volantes utilizadas cumplen la norma ASTM C618 sobre cenizas de la combustión del carbón para su uso en cementos.
La patente de nombre “Cemento geopolim�rico a base de cenizas volantes y de gran inocuidad de uso” ES 2345572 T3 (), se basa en la obtención de un método para hacer inocuas las cenizas volantes de clase F y conseguir su utilización en combinación de cementos polim�ricos, para poder ser utilizados en el campo de la construcción y de la ingeniería civil. La desactivación de las cenizas volantes se consigue gracias a la elaboración de una mezcla de: 10 a 15 partes en peso de una disolución de silicatos met�licos alcalinos no corrosivos, en los que la fracción molar M2O/SiO2 es menor a 0.78 (preferentemente menor a 0.69), y la fracción molar SiO2/ M2O es mayor a 1.28 (preferiblemente mayor que 1.45), siendo M la denominación para el Na o K existente; 10 a 20 partes en peso de agua y 5 a 10 partes en peso de escoria de altos hornos con una superficie específica de menos de 400 m/kg, preferiblemente menos de 380 m/kg. Además se le añade a la mezcla de 50 a 100 partes en peso de ceniza volante de aluminosilicato de tipo F. Las cenizas volantes usadas provienen de la combustión del carbón.
La solicitud de patente con nombre “Processing sulphur-containing residues and fly ash into cured granules, making cementless mortar and making a building block of such granules and mortar”, (EP 0636592) (), define un método para procesar residuos con contenido en azufre y cenizas volantes. Estos residuos se mezclan con agua para obtener una pasta que, una vez seca, se machaca y se calienta para producir su curado. El porcentaje de cenizas volantes utilizados es inferior al 20% en peso del conjunto de la mezcla. De la unión de este material con cal y otra serie de productos, se obtiene un mortero sin cemento. La mezcla tiene un máximo de 85% en peso del producto generado a partir de las cenizas volantes y, opcionalmente, una cantidad de áridos que no exceder� en ningún caso el porcentaje de este producto. Además, se le añade entre un 6% y un 12% de cal y una proporción indeterminada de otros productos que mantengan el pH de la mezcla entre 12.8 y 13.4. De nuevo, las cenizas volantes utilizadas provienen de la combustión del carbón.
La solicitud de patente con nombre “Method for preparing light concrete by municipal solid waste incineration fly ash”, CN 101531492 (), divulga un nuevo método para la preparación de un hormigón ligero con la incorporación de cenizas volantes de residuos sólidos urbanos. El hormigón ligero a base de cemento Portland tiene una composición de acuerdo a las siguientes proporciones: de 330 a 370 kg/m3 de cenizas volantes de RSU; de 450 a 475 kg/m3 de cemento Portland ordinario 52.5; de 325 a 340 kg/m3 de escorias granuladas hidr�ulicamente; de 350 a 370 kg/m3 de porcelana granulada; de 230 a 240 kg/m3 de escorias basálticas y de 2.7 a 2.9 kg/m3 de aditivos.
La solicitud de patente Española de título “Mortero mejorado con cenizas volantes de RSU inertizadas en forma de carbonatos” P201331709, con fecha de solicitud ante la O.E.P.M, 22 de noviembre de 2013, realiza una inertizaci�n de cenizas volantes de residuos sólidos urbanos inertizadas en forma de carbonatos pero únicamente ejecutados con Cemento de Aluminato de Calcio (cemento 100% clinker molturado sin adiciones). A modo de ejemplo comparativo, se prepara un mortero en el que la proporción cemento de sulfoaluminato de calcio:árido es 1:1.
Por los documentos citados es conocido el uso de Cenizas Volantes (CV) provenientes de la combustión del carbón en centrales térmicas, altos hornos y calderas de calefacción. Sólo en tres de los casos encontrados se han utilizado cenizas volantes provenientes de la incineración de Residuos Sólidos Urbanos (P201331709, KR 20110091170 y CN 101531492).
Un primer aspecto de la invención se refiere a un mortero tradicional que comprende cementos de sulfoaluminato de calcio, áridos silíceos y agua, caracterizado porque dichos áridos silíceos se encuentran parcialmente sustituidos por cenizas volantes inertizadas en forma de carbonatos, procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos (CVI-RSU). Mediante el método potenciom�trico de determinación de cloruros, se tienen datos de que dichas CVI-RSU tienen un contenido en cloruros inferior al 1% en peso, con respecto al peso total de las cenizas de partida.
Un segundo aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para la preparación de dicho mortero, que comprende mezclar cemento de sulfoaluminato de calcio, agua, áridos silíceos y cenizas volantes inertizadas en forma de carbonatos procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos (CVI-RSU) en cualquier proporción cemento de sulfoaluminato de calcio:árido excepto 1:1.
Un tercer aspecto de la invención es el uso de estos morteros para la fabricación de materiales de construcción o de ingeniería civil.
Otro aspecto se refiere a los materiales de construcción que comprende un mortero de la invención.
Figura 1: Tensión de rotura a compresión (N/mm2) de los morteros de Cementos de Sulfoaluminato de Calcio ensayados en el ejemplo 2. Representa la comparativa de los resultados de rotura a compresión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Figura 2: Tensión de rotura a flexión (N/mm2) de los morteros de Cementos de Sulfoaluminato de Calcio ensayados en el ejemplo 2. Resultados de rotura a flexión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Figura 3: Tensión de rotura a compresión (N/mm2) de los morteros de Cementos de Sulfoaluminato de Calcio ensayados en el ejemplo 3. Representa la comparativa de los resultados de rotura a compresión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Figura 4: Tensión de rotura a flexión (N/mm2) de los morteros de Cementos de Sulfoaluminato de Calcio ensayados en el ejemplo 3. Resultados de rotura a flexión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Figura 5: Tensión de rotura a compresión (N/mm2) de los morteros de Cemento Portland ordinario (CEM-I) ensayados en el ejemplo 4. Representa la comparativa de los resultados de rotura a compresión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Figura 6: Tensión de rotura a flexión (N/mm2) de los morteros de Cemento Portland ordinario (CEM-I) ensayados en el ejemplo 4. Resultados de rotura a flexión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Figura 7: Tensión de rotura a compresión (N/mm2) de los morteros de Cemento Portland ordinario (CEM-I) ensayados en el ejemplo 5. Representa la comparativa de los resultados de rotura a compresión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Figura 8: Tensión de rotura a flexión (N/mm2) de los morteros de Cemento Portland ordinario (CEM-I) ensayados en el ejemplo 5. Resultados de rotura a flexión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Descripci�n detallada de la invención.
En la presente, los inventores han logrado superar los problemas antes mencionados. La invención incluye un mortero con un CVI-RSU que, además de tener un bajo contenido en cloruros, produce una mejora de las propiedades mecánicas (flexión y compresión) de morteros utilizados tanto en la construcción, como en elementos prefabricados, que requieran de unas altas resistencias y necesiten mantener esas propiedades a lo largo de la vida útil del mortero.
Los morteros descritos en esta invención est�n elaborados con Cementos de Sulfoaluminato de Calcio, áridos silíceos e incorporan, en sustitución de parte del árido, un porcentaje de Cenizas Volantes procedentes de la incineración de Residuos Sólidos Urbanos (CVI-RSU) previamente inertizadas en forma de carbonatos. Los áridos silíceos est�n fundamentalmente formados por sílice y son utilizados frecuentemente en la construcción y se comercializan en distintas granulometr�as. El experto medio en la materia puede determinar qué granulometr�a es más conveniente en función de las propiedades y coste que se deseen. El cemento de sulfoaluminato de calcio es un conglomerante hidráulico de uso también común, compuesto fundamentalmente de clinker de sulfoaluminato-belita molido, cuyos componentes principales son: Calcio, Sulfoaluminato, Belita y Sulfato de Calcio [G. de la Torre, A. et al (2011) Hidratación de cementos de sulfoaluminato de calcio. Rev Cemento Hormigón. N� 942. Pag. 10-22]. Tanto el árido, como el cemento de sulfoaluminato de calcio, son materiales comerciales y se pueden obtener de diferentes proveedores.
La invención conlleva la inmovilización y valorización de estos residuos procedentes de incineradoras de RSU, CVI-RSU, en la matriz del mortero. Las Cenizas Volantes de incineración de RSU, tienen un alto contenido en cloruro, que es un componente que produce la corrosión de armaduras met�licas, motivo por el cual no ha sido utilizado en materiales de construcción. Por la misma razón, un contenido alto en ion cloruro, y la existencia simultánea de metales pesados, hace que inicialmente este tipo de Residuo deba ser tratado como Residuo Tóxico y Peligroso (RTP) debido, principalmente, a la alta solubilidad de los cloruros met�licos. Estos residuos, transformados convenientemente a la forma de, por ejemplo, carbonato, al mismo tiempo que minimizan su alto contenido en cloruros, permite su utilización como sustituto de los componentes finos de los áridos utilizados en los morteros, generando un material mejorado en el que los metales ya no lixivian y que, por la mejora de sus propiedades mecánicas, pueden utilizarse como adiciones en morteros para su utilización como material de construcción. De esta forma se consigue una valorización del residuo.
La inertizaci�n de estos RTP en forma de carbonatos, unido a su carácter alcalino, permite su encapsulaci�n en morteros manteniendo un carácter inerte. De acuerdo a una disolución de agente estabilizante seleccionado del grupo de los carbonatos y bicarbonatos, seguido de filtración y secado de las cenizas tratadas. Preferiblemente, se trata con carbonatos o bicarbonatos alcalinos. De esta forma se producen carbonatos m�talicos en forma sólida que quedan atrapados en la fase sólida, mientras que los cloruros alcalinos solubilizan. De acuerdo con una realización particular, antes de inertizar, se cuantifica el i�n cloruro presente en la muestra por unidad de masa seca. Considerando que una cantidad estequiom�trica de agente estabilizante es aquella que aporta un mol de cati�n alcalino por cada mol de i�n cloruro presente en las cenizas, se dosifica el agente estabilizante para conseguir un determinado exceso de agente sobre la cantidad estequiom�trica. La adición del i�n reactivo carbonato en forma de carbonato alcalino, bicarbonato alcalino o mezcla de
ambos, mantiene el pH en el intervalo óptimo de precipitación de la totalidad de los metales pesados, evitando su redisoluci�n, que ocurriría si el pH bajara por debajo de 7 –pH ácido- o si subiera por encima de 13 que provocaría la redisoluci�n del plomo y cinc en forma de ani�n plumbito y cincato.
Los morteros han sido elaborados con Cemento de Sufoaluminato de Calcio (CSA) y, en sus distintas dosificaciones, sustituyen parcialmente la cantidad de áridos necesaria con la incorporación de hasta un 90% en peso total del árido silíceo de cenizas volantes inertizadas. En una realización alternativa los CVI-RSU sustituyen parcialmente la cantidad de áridos silíceos en un porcentaje de entre el 1 y el 90%, entre el 5 y el 70%, entre el 5 y el 50%, entre el 6 y 30% o el 7 y el 25%, con respecto al peso total del árido. En una realización alternativa, los CVI-RSU sustituyen parcialmente la cantidad de áridos silíceos en un porcentaje de entre el 8 y el 15% con respecto al peso total del árido. En una realización alternativa, los CVI-RSU sustituyen parcialmente la cantidad de áridos silíceos en un porcentaje de hasta el 50%, hasta el 30% o hasta el 15% con respecto al peso total del árido. Durante la investigación, han sido diseñados los mismos tipos de morteros con idénticas dosificaciones, pero con la utilización de un cemento Portland ordinario CEM-I, comprobándose que, no sólo no mejoraban sus propiedades mecánicas, si no que las empeoraban (Ver ejemplos 4 y 5).
Las proporciones en el mortero de la invención de cemento de sulfoaluminato de calcio y el árido silíceo parcialmente sustituido por CVI-RSU admiten amplias variaciones en función de las propiedades deseadas para el producto final. Una proporción típica cemento:árido es de 1:3 en peso, pero el mortero de la invención admite otras como, por ejemplo, una proporción de entre 0,1:1 y 1:0,1, preferiblemente entre 0,5:1 y 1:0,5, en peso, siempre y cuando la proporción sea distinta de 1:1 en peso. De acuerdo con una realización preferida la proporción cemento:árido es mayor de 1:1 en peso, preferiblemente mayor de 1:2 en peso. En una realización alternativa la proporción cemento:árido est� comprendida entre 1:1,5 y 1:6 en peso, preferiblemente entre 1:2 y
1:5 en peso.
Igualmente, la proporción entre el agua y el cemento de sulfoaluminato de calcio admite ciertas variaciones en función de las propiedades finales deseadas, que el experto en la materia puede determinar. As�, proporciones típicas de agua/cemento se encuentran comprendidas entre 0,1 y 1, preferiblemente entre 0,1 y 0,6, más preferiblemente entre 0,2 y 0,5.
T�picamente, el árido silíceo utilizado tiene una granulometr�a de aproximadamente 0/4 mm, es decir, una mezcla en la que la práctica totalidad de los granos traspasan tamices de hasta 4 mm. Otras granulometr�as posibles son, por ejemplo, entre el 0/1 y 0/10, típicamente entre el 0/2 y el 0/6 mm. De acuerdo con una realización de la invención, el árido silíceo est� comprendido por una mezcla de granos cuya práctica totalidad traspasan tamices de hasta 10 mm, preferiblemente de hasta 5 mm.
Los morteros de la invención pueden incluir opcionalmente otros aditivos de uso común como, por ejemplo, acelerantes de fraguado, retardantes de fraguado, fibras, plastificantes u otros rellenos.
La presente invención establece el uso de las CVI-RSU en morteros de Cementos de Sulfoaluminato de Calcio y su utilización como material de construcción avanzado, en base a la mejora sustancial en las propiedades mecánicas obtenidas, as� como por su efecto acelerante en el fraguado.
Mediante el tratamiento de inertizaci�n de las cenizas volantes de RSU y su valorización como subproducto, se utiliza una nueva materia prima a coste cero y la eliminación de un Residuo Tóxico y Peligroso (RTP), con la consiguiente conservación de recursos naturales alternativos.
Estos hechos, unidos a la abundancia de este tipo de desechos y a su constante producción y renovación por parte de las 10 Plantas Incineradoras existentes en España, confieren a las cenizas volantes de RSU una gran importancia en la futura elaboración de nuevos materiales de construcción. Por tanto, la presente se refiere también a materiales de construcción obtenidos a partir de los morteros de la invención, por ejemplo, hormigón, el cual se prepara por los métodos conocidos mezclando el mortero de la invención con gravas. Las proporciones y técnicas para la preparación de hormigón son ampliamente conocidos en el estado de la técnica. De acuerdo con una realización particular, el hormigón es un hormigón no armado.
Los morteros de la invención pueden ser utilizados en la fabricación de materiales de construcción o de ingeniería civil, preferiblemente para productos de fraguado rápido, resistentes a ataques químicos y duraderos. Los morteros de la invención también pueden utilizarse como productos de reparación y sellado (puentes, pistas de aeropuertos, rampas de garaje, etc.), capas de morteros autonivelantes o para la confección de elementos prefabricados (fachadas, tuberías, canalizaciones, etc.)
Descripci�n de un ejemplo de realización
Ejemplo 1.- Procedimiento preferido para la inertizaci�n de las cenizas.
El procedimiento consiste en tratar las cenizas con una disolución de agente estabilizante, y una etapa posterior de filtración y secado. Se utiliza como agente estabilizante un compuesto soluble fuente de i�n carbonato tal y como Na2CO3. De esta forma el i�n sodio permite la migración de los cloruros formando cloruro sádico en disolución, y los metales presentes en las cenizas reaccionan con el i�n carbonato inmovilizando los metales, al tiempo que parte de los iones calcio, elemento mayoritario de las cenizas, forma carbonato cálcico sólido e insoluble que pasa a ser un compuesto constituyente de las cenizas.
En primer lugar es preciso dosificar el reactivo estabilizante en función de la cantidad de cloruros presentes en las cenizas, el cual se determina mediante análisis elemental de las mismas en base seca, y que en este caso resulta ser de un 11%, de acuerdo a los resultados de la tabla 1. Considerando que una cantidad estequiom�trica de reactivo es aquella que aporta un mol de Na por cada mol de cloruro presente en las cenizas, en este ejemplo se trabaja con una relación estequiom�trica de la unidad, es decir, un exceso en peso de reactivo sobre el estequiom�trico del 0%.
El procedimiento experimental para el ensayo de inertizaci�n es el siguiente: se adicionan 10 gramos de ceniza en base seca sobre un vasos de precipitados que contiene 67 ml de disolución 24,54 g/L de Na2CO3 en agitaci�n cont�nua y previamente termostatizada en baño a 30 �C.
La concentración de la suspensión es de 150 gramos de ceniza seca por litro de solución inertizadora. Transcurridos 5 minutos de contacto a esta temperatura se filtra la suspensión a vacío. Se lavan las cenizas retenidas en el filtro y las que quedan en el vaso de precipitado con agua destilada. Las cenizas retenidas en el filtro se secan a 110 �C.
A continuación se describe el ejemplo de preparación de un mortero mejorado realizado con un Cemento de Sulfoluminato de Calcio, áridos siliceos y CVI-RSU. Las resistencias obtenidas a compresión después de 90 dias (según EN 1015-11:2000) son de 31.21 N/mm2, y a flexión de 5.10 N/mm2, frente a las que presenta el mismo producto sin estas adiciones, que son de 28.90 N/mm2 y 5.05 N/mm2, respectivamente.
Los morteros ensayados tiene una dosificación cemento/árido de 1/3, agua/cemento entre 0.5 y 0.8 y el árido utilizado tiene una granulometr�a de 0/2 mm. Se ejecutaron dos tipos distintos de probetas normalizadas de mortero. Un primer mortero de referencia, sin adiciones (R), y un segundo mortero con la sustitución parcial de los áridos y la incorporación de hasta un 20% en peso de cenizas volantes inertizadas (CVI-RSU).
Los morteros analizados fueron amasados en una amasadora planetaria IBERTEST normalizada. Las probetas de mortero de 4 cm x 4 cm x 16 cm, fueron preparadas en moldes de acero, desmoldadas a las 24 horas y curadas a 20�C sumergidas en agua según el método de ensayo establecido en la Norma Europea EN 196-1.
Dada la complejidad y heterogeneidad de las muestras a analizar, y para favorecer la comparación entre ellas, se estudi� la relación agua/cemento de todos y cada uno de los morteros ensayados con el fin de mantener la trabajabilidad de los mismos. Se llev� la consistencia de todas las muestras a un valor de escurrimiento de 175 � 10 mm determinado por la mesa de sacudidas de acuerdo a lo establecido por la Norma EN 1015-3:2000 en lo relativo a morteros con densidades aparentes superiores a 1200 kg/m3.
Para finalizar, se procedió a determinar las resistencias mecánicas, en N/mm2, calculando los valores medios de rotura tanto a flexión, como a compresión, a 7, 28, 60 y 90 días (Según EN 1015-11:2000)
Los resultados obtenidos aparecen recogidos en la figura 1, que representa la comparativa de los resultados de rotura a compresión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
En la figura 2, se comparan los resultados de rotura a flexión obtenidos entre el mortero de referencia
(R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Ejemplo 3 (Mortero de la invención)
A continuación se describe el ejemplo de preparación de un mortero mejorado realizado con un Cemento de Sulfoaluminato de Calcio, áridos siliceos y CVI-RSU. Las resistencias obtenidas a compresión después de 90 dias (según EN 1015-11:2000) son de 36.74 N/mm2, y a flexión de 5.37 N/mm2, frente a las que presenta el mismo producto sin estas adiciones, que son de 32.84 N/mm2 y 5.29 N/mm2, respectivamente.
Los morteros ensayados tiene una dosificación cemento/árido de 1/3, agua/cemento entre 0.5 y 0.5 y el árido utilizado tiene una granulometr�a de 0/4 mm. Se ejecutaron dos tipos distintos de probetas normalizadas de mortero. Un primer mortero de referencia, sin adiciones (R), y un segundo mortero con la sustitución parcial de los áridos y la incorporación de hasta un 20% en peso de cenizas volantes inertizadas (CVI-RSU).
Los morteros analizados fueron amasados en una amasadora planetaria IBERTEST normalizada. Las probetas de mortero de 4 cm x 4 cm x 16 cm, fueron preparadas en moldes de acero, desmoldadas a las 24 horas y curadas a 20�C sumergidas en agua según el método de ensayo establecido en la Norma Europea EN 196-1.
Dada la complejidad y heterogeneidad de las muestras a analizar, y para favorecer la comparación entre ellas, se estudi� la relación agua/cemento de todos y cada uno de los morteros ensayados con el fin de mantener la trabajabilidad de los mismos. Se llev� la consistencia de todas las muestras a un valor de escurrimiento de 175 � 10 mm determinado por la mesa de sacudidas de acuerdo a lo establecido por la Norma EN 1015-3:2000 en lo relativo a morteros con densidades aparentes superiores a 1200 kg/m3.
Para finalizar, se procedió a determinar las resistencias mecánicas, en N/mm2, calculando los valores medios de rotura tanto a flexión, como a compresión, a 7, 28, 60 y 90 días (Según EN 1015-11:2000)
Los resultados obtenidos aparecen recogidos en la figura 3, en donde se representa la comparativa de los resultados de rotura a compresión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
En la figura 4, se comparan los resultados de rotura a flexión obtenidos entre el mortero de referencia
(R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Ejemplo 4
Con objeto de dar un soporte experimental a la invención, se adjuntan los resultados de la aplicación de las CVI-RSU a la ejecución de morteros con cemento Portland ordinario CEM-I.
A continuación se describe el ejemplo de preparación de un mortero mejorado realizado con un cemento Portland ordinario CEM-I, áridos silíceos y CVI-RSU. Las resistencias obtenidas a compresión después de 90 días de los morteros con CVI-RSU (según EN 1015-11:2000) son de 33.07 N/mm2 y 7.30 N/mm2, frente a las que presenta el mismo producto sin estas adiciones, que son de 44.35 N/mm2, y a flexión de 8.80 N/mm2, respectivamente. Se comprueba que los morteros de cemento Portland ordinario (CEM-I) con CVI-RSU tienen un comportamiento mecánico inferior a los morteros de referencia.
Los morteros ensayados tiene una dosificación cemento/árido de 1/3, agua/cemento entre 0.5 y 0.9 y el árido utilizado tiene una granulometr�a de 0/2 mm. Se ejecutaron dos tipos distintos de probetas normalizadas de mortero. Un primer mortero de referencia, sin adiciones (R), y un segundo mortero con la sustitución parcial de los áridos y la incorporación de hasta un 20% en peso de cenizas volantes inertizadas (CVI-RSU).
Los morteros analizados fueron amasados en una amasadora planetaria IBERTEST normalizada. Las probetas de mortero de 4 cm x 4 cm x 16 cm, fueron preparadas en moldes de acero, desmoldadas a las 24 horas y curadas a 20�C sumergidas en agua según el método de ensayo establecido en la Norma Europea EN 196-1.
Dada la complejidad y heterogeneidad de las muestras a analizar, y para favorecer la comparación entre ellas, se estudi� la relación agua/cemento de todos y cada uno de los morteros ensayados con el fin de mantener la trabajabilidad de los mismos. Se llev� la consistencia de todas las muestras a un valor de escurrimiento de 175 � 10 mm. determinado por la mesa de sacudidas de acuerdo a lo establecido por la Norma EN 1015-3:2000 en lo relativo a morteros con densidades aparentes superiores a 1200 kg/m3.
Para finalizar, se procedió a determinar las resistencias mecánicas, en N/mm2, calculando los valores medios de rotura tanto a flexión, como a compresión, a 7, 28, 60 y 90 días (Según EN 1015-11:2000)
Los resultados obtenidos aparecen recogidos en la figura 5, en donde se representa la comparativa de los resultados de rotura a compresión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas en forma de carbonatos (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
En la figura 6, se comparan los resultados de rotura a flexión obtenidos entre el mortero de referencia
(R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas en forma de carbonatos (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Ejemplo 5
A continuación se describe el ejemplo de preparación de un mortero mejorado realizado con un cemento Portland ordinario CEM-I, áridos silíceos y CVI-RSU. Las resistencias obtenidas a compresión después de 90 días de los morteros con CVI-RSU (según EN 1015-11:2000) son de 36.63 N/mm2 y 6.67 N/mm2, frente a las que presenta el mismo producto sin estas adiciones, que son de 47.11 N/mm2, y a flexión de 8.41 N/mm2, respectivamente. Se comprueba que los morteros con CVI-RSU tienen un comportamiento mecánico inferior a los morteros de referencia.
Los morteros ensayados tiene una dosificación cemento/árido de 1/3, agua/cemento entre 0.5 y 0.9 y el árido utilizado tiene una granulometr�a de 0/4 mm. Se ejecutaron dos tipos distintos de probetas normalizadas de mortero. Un primer mortero de referencia, sin adiciones (R), y un segundo mortero con la sustitución parcial de los áridos y la incorporación de hasta un 20% en peso de cenizas volantes inertizadas (CVI-RSU).
Los morteros analizados fueron amasados en una amasadora planetaria IBERTEST normalizada. Las probetas de mortero de 4 cm x 4 cm x 16 cm, fueron preparadas en moldes de acero, desmoldadas a las 24 horas y curadas a 20�C sumergidas en agua según el método de ensayo establecido en la Norma Europea EN 196-1.
Dada la complejidad y heterogeneidad de las muestras a analizar, y para favorecer la comparación entre ellas, se estudi� la relación agua/cemento de todos y cada uno de los morteros ensayados con el fin de mantener la trabajabilidad de los mismos. Se llev� la consistencia de todas las muestras a un valor de escurrimiento de 175 � 10 mm. determinado por la mesa de sacudidas de acuerdo a lo establecido por la Norma EN 1015-3:2000 en lo relativo a morteros con densidades aparentes superiores a 1200 kg/m3.
Para finalizar, se procedió a determinar las resistencias mecánicas, en N/mm2, calculando los valores medios de rotura tanto a flexión, como a compresión, a 7, 28, 60 y 90 días (Según EN 1015-11:2000)
Los resultados obtenidos aparecen recogidos en la figura 7, en donde se representa la comparativa de los resultados de rotura a compresión obtenidos entre el mortero de referencia (R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas en forma de carbonatos (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
En la figura 8, se comparan los resultados de rotura a flexión obtenidos entre el mortero de referencia
(R) y el mortero mejorado con la adición de cenizas volantes de RSU inertizadas en forma de carbonatos (CVI-RSU), a lo largo de 7, 28, 60 y 90 días.
Claims (15)
- REIVINDICACIONES1.- Mortero que comprende al menos un Cemento de Sulfoaluminato de Calcio, áridos silíceos y agua, caracterizado porque dichos áridos silíceos se encuentran parcialmente sustituidos por cenizas volantes, inertizadas en forma de carbonatos, procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos, en cualquier proporción cemento de sulfoaluminato de calcio:árido excepto 1:1.
- 2.- Mortero según la reivindicación 1 caracterizado porque las cenizas volantes inertizadas procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos sustituyen a los áridos silíceos hasta en un 90% en peso con respecto al peso total de los áridos silíceos.
- 3.- Mortero según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la proporción cemento de sulfoaluminato de calcio:árido silíceo parcialmente sustituido es de 1:2, en peso, o superior.
- 4.- Mortero según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la proporción agua/cemento de sulfoaluminato de calcio se encuentran comprendida entre 0,1 y 1, en peso.
- 5.- Procedimiento para la preparación de un mortero tal y como se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende mezclar cemento de sulfoaluminato de calcio, agua, áridos silíceos parcialmente sustituidos por cenizas volantes, inertizadas en forma de carbonatos, procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos de forma que los áridos se encuentren en mayor proporción que el cemento.
- 6.- Uso de un mortero tal y como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, para la fabricación de materiales de construcción o de ingeniería civil.
- 7.- Uso según la reivindicación 6 para la reparación y sellado de puentes, pistas de aeropuerto y rampas de garaje.
- 8.- Uso según la reivindicación 6 para para la confección de elementos constructivos prefabricados.
- 9.- Uso según la reivindicación 6 para la ejecución de capas e morteros autonivelantes.
- 10.- Uso según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, para la fabricación de materiales de construcción o de ingeniería civil resistentes a ataques químicos y duraderos.
- 11.- Material de construcción que comprende un mortero tal y como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
- 12.- Material según la reivindicación 11 caracterizado porque es hormigón.Figura 1Figura 2 Figura 3Figura 4 Figura 5Figura 6 Figura 7Figura 8OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCASN.� solicitud: 201430598ESPA�AFecha de presentación de la solicitud: 23.04.2014Fecha de prioridad:INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA51 Int. Cl. : C04B18/08 (2006.01) C04B18/30 (2006.01)DOCUMENTOS RELEVANTES
- Categor�a
- 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
- A
- WO 2014009613 A1 (GREENMADE DEV LTD et al.) 16.01.2014, 1-12
- reivindicaciones 6,8,18.
- A
- BASE DE DATOS WPI EN EPOQUE, AN 2010-L46476, 1-12
- JP 2010195601 A (TAIHEIYO CEMENT CORP) 09.09.2010, resumen.
- A
- BASE DE DATOS WPI EN EPOQUE, AN 2013-A62698, CN 102701667 A (UNIV WENZHOU) 1-12
-
- 03.10.2012, resumen.
- A
- BASE DE DATOS WPI EN EPOQUE, AN 2009-G64803, KR 100883583 B1 (CLMTECH CO LTD) 1-12
-
- 18.02.2009, resumen.
- Categor�a de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
- El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones n�:
- Fecha de realización del informe 12.06.2014
- Examinador J. García Cernuda Gallardo Página 1/4
INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICAN� de solicitud: 201430598Documentaci�n mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) C04B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos deb�squeda utilizados) INVENES, WPI, EPODOC, XPESP, TXTEP1, TXTGB1, TXTUS2, TXTUS3, TXTUS4Informe del Estado de la Técnica Página 2/4OPINI�N ESCRITAN� de solicitud: 201430598Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 12.06.2014Declaraci�n- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-12 SI NO
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-12 SI NO
Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).Base de la Opinión.-La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.Informe del Estado de la Técnica Página 3/4OPINI�N ESCRITAN� de solicitud: 2014305981. Documentos considerados.-A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.- Documento
- Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
- D01
- WO 2014009613 A1 (GREENMADE DEV LTD et al.) 16.01.2014
- D02
- JP 2010195601 A (TAIHEIYO CEMENT CORP) 09.09.2010
- D03
- CN 102701667 A (WANG JUN UNIV WENZHOU) 03.10.2012
- D04
- KR 100883583 B1 (CLMTECH CO LTD et al.) 18.02.2009
- 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaraciónLa solicitud se refiere a un mortero que comprende al menos un cemento de sulfoaluminato de calcio, áridos silíceos y agua, en que dichos áridos silíceos se encuentran parcialmente sustituidos por cenizas volantes, inertizadas en forma de carbonatos, procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos, en cualquier proporción de cemento de sulfoaluminato de calcio: árido excepto 1:1 (reiv. 1). El documento D01 se refiere a un método para estabilizar y solidificar un residuo urbano y/o industrial y/o marino. Según la reiv. 18, se utiliza para la fabricación de mortero. Según la reiv. 6, contiene un aglutinante hidráulico y cargas minerales que incluyen cenizas volantes. Según la reiv. 8, el aglutinante urbano es un residuo urbano. No se usan los residuos urbanos como sustitutivos de árido. El documento D02 se refiere a una composición de cemento usada para mortero usando cenizas incineradas de residuos sólidos urbanos, yeso, y polvo de cal y de escorias de hornos. No se menciona un cemento de sulfoaluminato de calcio parcialmente sustituido por cenizas volantes inertizadas en forma de carbonatos. El documento D03 se refiere a u n mortero que contiene cemento Portland, cenizas volantes, sílice de pir�lisis, agua, carscarillas de arroz, residuos de construcción y polvo de calcio pesado. No se usan los residuos urbanos como sustitutivos de árido. El documento D04 se refiere a un mortero antibacteriano para reparar una estructura de hormigón que contiene cemento de al�mina, sílice de pir�lisis, cenizas volantes. No incluye productos de la incineración de residuos urbanos. Se considera que la solicitud cumple con los requisitos de novedad y actividad inventiva en sus reivindicaciones 1-12, según los art. 6.1 y 8.1 de la L.P.Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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-
2014
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Non-Patent Citations (3)
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| BASE DE DATOS WPI EN EPOQUE, AN 2010-L46476, JP2010195601 (TAIHEIYO CEMENT CORP), 09.09.2010, resumen * |
| BASE DE DATOS WPI EN EPOQUE, AN 2013-A62698, CN102701667 (UNIVWENZHOU), 03.10.2012, resumen * |
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