WO2020132721A1 - Mistura de finos, concreto fresco ou endurecido, processo de mistura e homogeneização da dita mistura de finos e processo de produção do dito concreto fresco - Google Patents

Mistura de finos, concreto fresco ou endurecido, processo de mistura e homogeneização da dita mistura de finos e processo de produção do dito concreto fresco Download PDF

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Markus Samuel REBMANN
Roberto Cesar de Oliveira ROMANO
Vanderley Moacyr JOHN
Seiiti SUZUKI
Fábio Alonso CARDOSO
Carlos José MASSUCATO
Marco QUATTRONE
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Intercement Brasil SA
Universidade de Sao Paulo USP
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    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention belongs to the field of the use of inorganic materials specially adapted to improve properties of cementitious materials. More specifically, the present invention deals with the more efficient use of binders in cementitious materials, such as concrete, in order to mitigate C0 2 emissions in the concrete / cement chain.
  • the objectives of the present invention are achieved with the characteristics of packaging and mobility of particles that provide rheological behavior suitable for the application with reduction of C0 2 emissions and with the decrease in the water content of the mixture.
  • the present invention deals with a mixture of fines composed of a Portland cement and a filler; a fresh or hardened concrete composed of said mixture; a process of mixing and homogenizing said mixture of fines and a process of producing said fresh concrete.
  • the cement industry is responsible for approximately 5 to 8% of the world's anthropogenic emissions of greenhouse gases. Thus, reducing the environmental impact while increasing cement production is a necessity for the cement industry.
  • the main emission reduction strategies are: replacement of clinker by supplementary cementitious materials, increased efficiency of kilns and use of alternative fuels, these, however, have limitations to achieve the objective of the ceiling scenario of increasing the temperature of the planet at 2 ° C.
  • An interesting alternative for reducing the carbon footprint of concrete is to increase efficiency in the use of binder in concrete, that is, to achieve better properties with less cement consumption.
  • cement represents the most significant fraction of the cost of concrete
  • increasing the efficiency of concrete also allows for cost savings.
  • IL Binder intensity, in kg / m 3 / MPa
  • the present invention uses the concepts of packaging and mobility.
  • Eq. 2 is the proportion of solids contained in a certain total volume.
  • the porosity (Eq. 4) of the packaging is its complement, that is, the amount of voids in a certain total volume.
  • the apparent volume (Eq. 3) is the inverse of the packing density.
  • V S oi Volume of solids
  • V ap Apparent volume and 1 Pemp (Eq. 4)
  • bimodal distribution there are more voids, while in the polimodal distribution, there are less voids.
  • the porosity of the packaging of the system basically depends on three factors: the grain size curve, the morphology of the grains and the compaction method.
  • the separation distance between particles is defined as: "average distance between any two adjacent particles in the mixture, assuming that all particles are separate entities, that is, that there are no clusters".
  • IPS Interpaticle Separation Distance
  • VSA volumetric surface area (m 2 / (cm 3 ));
  • Vsol volumetric fraction of fine solids
  • VSA SSA p_sol (Eq. 7)
  • p_sol density of the solid (g / m 3 )
  • the IPS affects the rheological behavior of the suspension, as water needs to cover the surface of the particles, fill in the voids and space the particles. This space between the particles is what will allow the suspension concentrated flow. Thus, it is noted that the higher the IPS, the lower the viscosity of the suspension.
  • the IPS shows that the factors that affect the rheological behavior include the particle size distribution, that is, the volume fraction of solids and the fraction of pores in the system, as well as the particle morphology, reflected in the volumetric surface area and the volume of water.
  • IPS is evaluated in volume, although the materials are quantified in mass. This is because the packaging study is a spatial problem and the masses alone are not relevant, because what impacts the porosity properties of the packaging are the volumes.
  • the IPS is applied to the paste, in which the particles are fine and the fluid that drives them away is water.
  • the predominant forces are the superficial ones.
  • the suspension which is its matrix
  • the most relevant forces are masses.
  • the diameter of 100 pm is defined as the boundary between fine and coarse particles, since in this diameter is the transition region between the predominance of each type of force: superficial and mass.
  • the surface of a real particle is not smooth, it contains pores, which influence its interaction with the medium, for example, with water in a concentrated suspension.
  • the study of the surface of a particle is done through the analysis of the isothermal process of gas adsorption on the surface, analyzing the variation of the volume as a function of the partial pressure of the gas.
  • the fines form factor is calculated based on the specific surface area and the granulometric curve and, considering this factor for all fractions, the specific surface area of the sand is determined.
  • Helium gas pycnometry determines the specific mass of a sample by comparing the pressure exerted by Helium gas in a closed container with the sample and another reference. Thus, the actual volume of the sample is determined, considering that there are no closed pores in the particles. Weighing the sample, the specific mass is calculated.
  • Laser granulometry determines the granulometric distribution of fine materials, below the order of 355 pm.
  • the principle of the technique is to launch a laser beam into the sample and measure the angular variation of the light that diffracts in the particles. Based on Mie's diffusion theory, it is possible to correlate the dispersion pattern of the sample with the diameter of its particles.
  • Dynamic image analysis is done by moving the sample in front of digital camera lenses that capture your images projected by a light source. The movement can be generated by gravity or flow of a carrier fluid. As digital cameras have a high frequency of image capture, it is possible to obtain several images of the same particle, in different positions. So, although each image is captured in 2D, it is possible to make a projection of the third dimension based on the various images of the particle. Image processing is carried out to discard blurred images and overlays. This analysis allows the calculation of geometric parameters and sample size distribution.
  • the purpose of rheometry is to correlate the stress with the shear rate in the concrete.
  • the rotational rheometry test uses a device with plate-plate geometry in the paste rheometer and in the concrete rheometer, the same being coupled to the planetary axis in the concrete rheometer.
  • the packaging of fines is an important factor in this analysis.
  • mobility depends, in addition to the specific surface area, on the packaging of the particles. That is, in the R&D of the present invention, the particle size distribution of the filler was chosen in order to reduce the porosity of the packaging of the fines and guarantee an increase in mobility, which is reflected in the reduction of the demand for additives or reduction of the demand for water and gain of resistance.
  • US 8246739 discloses a composition of clinker, plaster and a supplementary material, this supplementary material being defined by D90 ⁇ 200pm.
  • This definition of supplementary material is generic and encompasses all composite cements, that is, clinker composition, plaster and supplementary material, currently commercialized.
  • the advantage of adjusting the grain size curve of the filler and not of the clinker is the control of the specific area.
  • clinker is a reactive material
  • its specific area significantly increases when it comes in contact with water, however, this effect is much less with the filler.
  • using the thin filer it is possible to increase mobility through the planned packaging porosity and the low specific surface area, which advantageously reduces the demand for additives, water and increases the efficiency of binders.
  • US patent document 2012/0012034 discloses the use of a cement with a narrower grain size curve than that of conventional Portland cement. This curve of this American document was obtained in all examples through the sieving of conventional Portland cement and comminution of the retained particles - defined by d90 ⁇ 25pm and d90 / dl0 ⁇ 17.5, with the highest d90 mentioned being less than 30 pm. That is, the main feature of this patent document, as well as the US patent 8246739, is the characteristic of clinker. Usually Portland clinker is thicker than this range with d97> 30pm. The present invention uses conventional Portland cement and the examples have cements with d90> 30pm. The advantage of adjusting the filler and not the cement is due to the fact that the clinker is a reactive material, its specific area increases significantly when it comes into contact with water, this effect is much less with the filler.
  • the Brazilian patent document PI0711469 necessarily reveals the use in the composition of the mixture of a material of ultrafine granulometric class with d90 ⁇ lpm and specific surface area BET> 6m 2 / g.
  • the production of this material, being ultrafine, demands a high comminution energy, as well as specific equipment, in general, with low productivity and, in many cases, a wet grinding process, which requires a drying operation of the material after grinding. Process residues with this specification can be found, but their availability is limited and their value is high. That said, it is noted that the material revealed in the Brazilian document is more complex and noble than the material of the present invention. In this way, the filler of the present invention advantageously has a coarse particle size that requires less energy to obtain it. That is, the present invention presents balanced granulometry in order to maximize the properties of the cement.
  • Patent document WO 93/21122 discloses a mixture consisting of a carbonate material with particle d50 ⁇ 14pm. This specification defines only half the mass of the material, the fraction of 50% below 14 pm. It is known that, depending on the material properties, type of comminution equipment, separation technology and process adjustments, the granulometric curve of the output material can vary widely. Thus, for the present invention it is vitally important to ensure that 98% of the material is below the limit diameter, so that the packaging phenomenon presented certainly occurs. In the patent document WO 93/21122 it is shown in its example (Table 10), the use of the same amount of additive for both mixtures, not achieving the reduction in the demand for additives advantageously obtained by the present invention.
  • the present invention discloses a mixture of fines, comprising a Portland cement and a first filler or a second filler or a mixture thereof.
  • Portland cement comprises a fraction of 50 to 90% of the mixture.
  • Said cement is any Portland cement defined according to the European standard, such as: a fraction of clinker plus calcium sulfate from 5 to 100% of the cement and, alternatively, a fraction of granulated blast furnace slag from 0 to 95% of cement, a fraction of pozzolanic material from 0 to 55% of cement, a fraction of carbonate material from 0 to 35% of cement, a fraction of cooked shale from 0 to 35% of Portland cement.
  • European standard such as: a fraction of clinker plus calcium sulfate from 5 to 100% of the cement and, alternatively, a fraction of granulated blast furnace slag from 0 to 95% of cement, a fraction of pozzolanic material from 0 to 55% of cement, a fraction of carbonate material from 0 to 35% of cement, a fraction of cooked shale from 0 to 35% of Portland cement.
  • One or both fillets comprise a fraction of 10 to 50% of the mixture.
  • the filer of the present invention is an inorganic material from the grinding of its raw material or obtained by granulometric classification of its raw material, said raw material, including but not limited to, limestone or quartz or silica or cristobalite or nepheline or dolomite or granite or dust from the oven dust removal system or slag or fly ash or pozzolans or concrete waste or construction and demolition waste or a mixture of these.
  • the first filer has a BET surface area less than or equal to 6 m 2 / g and has a granulometric distribution with an average area defined by the range of 4pm ⁇ d98 ⁇ 40pm
  • a second filer has a BET surface area less than or equal to 2.3 m 2 / g and a granulometric distribution of an average area of 6pm ⁇ d85 ⁇ 40pm.
  • the porosity of the packaging of the mixture must be at least 0.5 percentage point less than the porosity of the packaging of Portland cement used in this mixture.
  • the present invention also has as its object a fresh or hardened concrete composed of said mixture, in which:
  • the amount of the mixture is 200 to 500 kg / m 3 ;
  • the amount of water is less than 180 l / m 3 ;
  • - incorporated air content is 0.5 to 5%; - the small aggregates have a particle size distribution with an average area of dlO> 90pm and d90 ⁇ 5mm: from 500 to 1200 kg / m 3 ;
  • - coarse aggregates have a granulometric distribution with an average area characterized by dlO> 5mm: from 600 to 1400 kg / m 3 ;
  • - chemical additives for concrete including, but not limited to: water reducing additive, air incorporating agent, viscosity reducing agent, setting accelerator or retarder, resistance accelerator or retarder: dosed between 0.3% and 5% of the mass of said mixture.
  • the invention also has as its scope a process of mixing and homogenizing said mixture of fines in which, the elements of said mixture are mixed in a particle mixer in one unit, the said unit receiving, mixing, homogeneity and dispatches said mixture of fines.
  • the mixing and homogenization of fines can also occur at the exit of the grinding of one of the constituents through a dosing scale and feeding to the flow of ground materials.
  • the invention also teaches a production process of the said fresh or hardened concrete in which the production is carried out in a concrete batching or mixing plant, in which Portland cement, one or both fillers of said mixture, are received mixed or separately, both Portland cement and one or both fillers are dosed, mixed and homogenized with the other materials.
  • Figure 1 shows the discrete grain size curve of the fillers of the present invention.
  • Figure 2 shows the accumulated grain size curve of the fillers.
  • Figure 3 shows the deflocculation curve of pure materials (yield stress as a function of additive content).
  • Figure 4 shows the deflocculation curve of pure materials (apparent viscosity depending on the additive content).
  • Figure 5 shows the deflocculation curve of pure materials (hysteresis area depending on the additive content).
  • Figure 6 shows the change in yield strength (Figure 6a), apparent viscosity (Figure 6b) and hysteresis area (Figure 6c) as a function of the variation in Filer 2 content (replacement filer) for different levels of Water.
  • Figure 7 shows the demand for additive according to the Filer 2 content.
  • Figure 8 shows the change in yield stress (Figure 8a), apparent viscosity (Figure 8b) and hysteresis area (Figure 8c) depending on the variation of the replacement filer ratio (Filer 2) and performance (Filer 1) .
  • Figure 9 shows the apparent viscosity of the mixtures as a function of the porosity of the fines packaging.
  • Figure 10 shows the additive content as a function of the flow torque of Filer 1 in the concrete.
  • Figure 11 shows the deflocculation curve of the concretes, apparent viscosity as a function of the additive content.
  • Figure 12 shows the additive content (by weight of the fines) necessary to reach the apparent viscosity of 0.025 N.m / RPM as a function of the Filer 1 content.
  • Figure 13 shows the relative expansion by aggregated alkali reaction, depending on the filer content.
  • Figure 14 shows the retraction in 28 days, depending on the Filer 2 content of the mixture, for two different volumes of paste.
  • Figure 15 shows the torque curve per rotation of the concretes.
  • the present invention reveals a mixture of fines, comprising a Portland cement according to the European standard and a first filer, here also called Filer 1 and a second filer, here also called Filer 2.
  • Filer 1 can also be called filler filer, Filer 2, replacement filer.
  • Portland cement comprises a fraction of 50 to 90% of the mixture, preferably 60 to 80%, with an even more preferable fraction of 65 to 75% of Portland cement in the mixture.
  • Said cement is any Portland cement defined according to the present or future European standard, such as: a fraction of clinker plus calcium sulfate from 5 to 100% of the cement and, alternatively, a fraction of high granulated slag - furnace from 0 to 95% of cement, a fraction of pozzolanic material from 0 to 55% of cement, a fraction of carbonate material from 0 to 35% of cement, a fraction of cooked shale from 0 to 35% of Portland cement.
  • a fraction of clinker plus calcium sulfate from 5 to 100% of the cement and, alternatively, a fraction of high granulated slag - furnace from 0 to 95% of cement, a fraction of pozzolanic material from 0 to 55% of cement, a fraction of carbonate material from 0 to 35% of cement, a fraction of cooked shale from 0 to 35% of Portland cement.
  • One or more filer comprises a fraction of 10 to 50% of the mixture, preferably said fraction of 20% to 40% of the filer, being even more preferable, the fraction of 25% to 35% of filer in the mixture.
  • Said fillers are comprised of an inorganic material obtained from the grinding of its raw material or its granulometric classification, being the raw material of the filer, including, but not limited to: limestone or quartz or silica or cristobalite or nepheline or dolomite or granite or electrofilter powder or slag or fly ash or pozzolans or concrete waste or construction and demolition waste or a mixture of these.
  • the present invention has a first filler with a BET surface area less than or equal to 6 m 2 / g, and has a granulometric distribution with an average area defined by the range of 4pm ⁇ d98 ⁇ 40pm.
  • the second filler may have a BET surface area less than or equal to 2.3 m 2 / g, with a granulometric distribution of an average area of 6pm ⁇ d85 ⁇ 40pm.
  • the porosity of the packaging of the mixture must be at least 0.5 percentage point less than the porosity of the packaging of Portland cement used in this mixture.
  • the porosity of the packaging of the mixture is at least 1 percentage point less than the porosity of the packaging of the Portland cement, with even more preferable the porosity of the packaging of the mixture being at least 2.5 percentage points less than the porosity.
  • Portland cement packaging is
  • the mixture of fines of the present invention provides a reduction of the additive demand in the concrete or in the paste, compared to Portland cement of at least 10%, preferably this reduction of at least 20%, being even more preferable, a reduction of at least 40%.
  • the mixture of fines of the present invention reduces the viscosity in concrete or slurry. This reduction compared to Portland cement is greater than or equal to 10%, being preferably greater than or equal to 20%, being more preferably greater than or equal to 40%.
  • the fines mixture of the present invention has the first filler with a BET surface area less than or equal to 6 m 2 / g and particle size distribution with an average area in the range 5pm ⁇ d98 ⁇ 30pm, preferably being the range of 5pm ⁇ d98 ⁇ 20pm.
  • the mixture of fines has the first filler of BET surface area less than or equal to 6 m 2 / g and granulometric distribution with average area defined by the range 6pm ⁇ d98 ⁇ 16pm.
  • the mixture of fines of the present invention also provides a reduction of the expansion by the alkali reaction aggregated in concrete, compared to Portland cement, of at least 10%, being preferably the reduction of the expansion by the alkali reaction aggregated in concrete of at least 25 %, being even more preferred the reduction of the expansion by the alkali reaction aggregated in concrete of at least 40%.
  • the mixture of fines of the present invention provides a reduction of mortar shrinkage, compared to Portland cement, of at least 10%, and, preferably, the invention provides reduction of mortar shrinkage, compared to Portland cement, of at least 20%, and, even more preferably, it provides a reduction of shrinkage in mortar, compared to Portland cement, of at least 30%.
  • Figure 1 shows the characterization of limestone fillers, discrete particle size distribution, according to the laser granulometry method, as well as cement.
  • Figure 2 shows the accumulated particle size curve of the filers.
  • the specific masses of the fillers of the present invention are predominantly in the range of 2.6 to 2.7 g / cm 3 , however, the specific masses are not limited to the range used for limestone fillers, covering other fillers, with different specific masses.
  • Table 1 shows the specific mass (g / cm 3 ) and the BET specific surface area (m 2 / g) of fillers and cement of an embodiment of the present invention. Table 1 - specific mass and specific surface area of the filers
  • the optimized additive content is obtained from the rheological parameters: yield stress, apparent viscosity and hysteresis area.
  • yield stress apparent viscosity
  • hysteresis area The choice of the optimized content of the additive was made after the viscosity stabilized, but the flow stress and, mainly, the hysteresis area as close to zero as possible should also be taken into account.
  • Figure 3 shows the deflocculation curve of pure materials, yield stress as a function of the additive content.
  • Figure 4 shows the deflocculation curve of the pure materials, apparent viscosity depending on the additive content.
  • Figure 5 shows the deflocculation curve of pure materials, area of hysteresis as a function of the additive content.
  • Figure 6 shows the rheological properties of pastes with different contents of Filer 2 and water contents (0.75; 0.9; 1.05 and 1.20%). It should be noted that the results for pastes with 1.05 and 1.20% water did not indicate considerable differences, since they were very fluid and the tests were performed on the minimum detection scale of the equipment.
  • Figure 7 shows the additive demand as a function of the filer content for the mixtures shown in Figures 6a, 6b and 6c. Note that the increase in filer content directly results in a reduction in the dosage of the additive from 1.0% for pure cement to 0.65% of additive with 50% filer. Even with the significant reduction in the dosage of the additive, in up to 30% of filer content, reductions in viscosity and yield stress were still observed. These results show the reduction of the additive demand with the use of filer.
  • the present invention also has as its object a fresh or hardened concrete composed of said mixture in which: - the amount of the mixture is 200 to 500 kg / m 3 , more preferably 300 to 400 kg / m 3 ;
  • the amount of water is less than 180 l / m 3 , with 165 l / m 3 being more preferable, with 150 l / m 3 being even more preferable;
  • the incorporated air content is 0.5 to 5%
  • the small aggregates have a granulometric distribution with an average area of dlO> 90pm and d90 ⁇ 5mm: from 500 to 1200 kg / m 3 ;
  • - coarse aggregates have a granulometric distribution with an average area characterized by dlO> 5mm: from 600 to 1400 kg / m 3 ;
  • the fresh or hardened concrete obtained by means of the mixture of the present invention has compressive strength at 28 days between 20 and 80 MPa in the hardened state, and apparent viscosity of the concrete below 0.06 Nm / rpm in the fresh state .
  • the fresh or hardened concrete obtained by means of the mixture of the present invention has compressive strength at 28 days between 35 and 70 MPa in the hardened state and, apparent viscosity of the concrete below 0.05 Nm / rpm in the fresh state.
  • the binder intensity is less than 7 kg / m 3 / MPa, preferably less than 6 kg / m 3 / MPa, being even more preferable less than 5 kg / m 3 / MPa.
  • Table 2 the formulation of various concretes of the present invention.
  • the porosity of the packaging of the mixture of fines used in these concretes is shown in Table 3.
  • the concretes F0 and A35 are references and the PF50, PF10, PF35, PC35 are examples of the present invention.
  • Figure 10 shows the deflocculation curve of the concretes, considering the flow torque as a function of the additive content.
  • Figure 11 shows the deflocculation curve, considering the apparent viscosity as a function of the additive content.
  • Figure 12 shows the additive content (by weight of the fines) necessary to reach the apparent viscosity of 0.025 N.m / RPM as a function of the Filer 1 content in the concrete. Note that the increase in filer content directly results in a reduction in the dosage of the additive from 1.0% for pure cement to 0.33% of additive with 50% filer. Even with the significant reduction in the dosage of the additive, up to 30% of filer content, reductions in viscosity and yield stress were still observed. These results show the reduction of the additive demand with the use of filer.
  • Fabela 4 shows the results of compressive strength of the evaluated concretes and Table 5 the binder intensity.
  • Filer 2 was used for this example and the aggregates used in this realization were a mixture of 85% standard quartz sand (non-reactive aggregates) with a density of 2.65 g / cm 3 and 15% glass sand borosilicate (Pyrex: reactive). The use of crushed borosilicate glass aggregates was justified by the need to detect a clear sign of expansion between the mixtures tested. Formulation
  • Figure 13 shows the expansion relative to the C100 mixture as a function of the filer content, indicating a reduction in the expansion from the aggregated alkali reaction, with an increase in the filer content of the mixture.
  • Table 7 presents the mass quantities of the strokes carried out for planning this example with replacement of cement by limestone filer, as well as two different volumes of paste, defined according to the explanations above.
  • the heat released in the hydration of the cement comes from the chemical hydration reactions that take place when mixing it with water (initial formation of etringite, second formation of etringite, formation of CSH from alite, transformation of etringite into monosulfoaluminate, hydration of the ferrite phase).
  • the filler is an inert material or less reactive than Portland cement, this released heat is reduced.
  • the reduction of the heat of hydration, compared to the Portland cement used in this mixture was at least 10%, preferably at least 20%, being even more preferably 30%.
  • the present invention teaches a process of mixing and homogenizing the mixture of fines of the present invention, where the elements of said mixture are mixed in a particle mixer in one unit, the said unit receiving, mixing, homogeneity and dispatch said mixture of fines.
  • the production process of fresh or hardened concrete is carried out in a concrete batching or mixing plant, in which Portland cement and the mixture filler of the present invention are received: mixed or separately, both Portland cement and the filler is dosed, mixed and homogenized with the other materials.

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Abstract

A presente invenção trata do uso mais eficiente de concretos a fim de mitigar as emissões de CO2 na cadeia do concreto/cimento. A presente invenção revela uma mistura de finos, compreendendo um cimento Portland e um primeiro fíler ou um segundo fíler ou uma mistura dos mesmos. O cimento Portland compreende uma fração de 50 a 90% da mistura, sendo preferencialmente de 60 a 80%, sendo de forma ainda mais preferível, a fração de 65 a 75% de cimento Portland na mistura. Um ou ambos os fíleres compreendem uma fração de 10 a 50% da mistura, sendo preferencialmente a referida fração de 20% a 40%, sendo de forma ainda mais preferível, a fração de 25% a 35% de um ou ambos os fíleres na mistura. O fíler da presente invenção é um material inorgânico proveniente da moagem de sua matéria prima ou obtido por classificação granulométrica da sua matéria prima. O primeiro fíler possui uma área superficial BET menor ou igual a 6 m2/g e possui distribuição granulométrica com área média definida pela faixa de 4µm < d98 < 40µm, e, um segundo fíler possui uma área superficial BET menor ou igual a 2,3 m2/g e uma distribuição granulométrica de área média de 6µm < d85 < 40µm. A porosidade do empacotamento da mistura é pelo menos 0,5 ponto percentual menor que a porosidade do empacotamento do cimento Portland, utilizado na presente mistura. A presente invenção trata ainda de um concreto elaborado a partir da presente mistura, do processo de obtenção da dita mistura e do dito concreto.

Description

MISTURA DE FINOS, CONCRETO FRESCO OU ENDURECIDO, PROCESSO DE MISTURA E HOMOGENEIZAÇÃO DA DITA MISTURA DE FINOS E PROCESSO DE PRODUÇÃO DO DITO CONCRETO FRESCO
CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção pertence ao campo do uso de materiais inorgânicos especialmente adaptados para melhorar propriedades de materiais cimenticios. Mais especificamente, a presente invenção trata do uso mais eficiente, de ligantes em materiais cimenticios, como os concretos, a fim de mitigar as emissões de C02 na cadeia do concreto/cimento.
[002] Os objetivos da presente invenção são alcançados com as caracteristicas de empacotamento e mobilidade de partículas que proporcionam comportamento reológico adequado à aplicação com redução das emissões de C02 e com a diminuição no teor de água da mistura.
[003] De forma ainda mais específica, a presente invenção trata de uma mistura de finos composta por um cimento Portland e um fíler; de um concreto fresco ou endurecido composto pela dita mistura; de um processo de mistura e homogeneização da dita mistura de finos e de um processo de produção do dito concreto fresco.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[004] A indústria do cimento é responsável por aproximadamente 5 a 8% das emissões antrópicas mundiais de gases de efeito estufa. Assim, a redução do impacto ambiental ao mesmo tempo em que se aumenta a produção de cimento é uma necessidade da indústria do cimento.
[005] As principais estratégias de redução de emissões são: substituição de clínquer por materiais cimenticios suplementares, aumento da eficiência de fornos e uso de combustíveis alternativos, estes, porém apresentam limitações para atingir o objetivo do cenário de teto de aumento da temperatura do planeta em 2°C. [006] Uma alternativa interessante para a redução da pegada de carbono do concreto é o aumento da eficiência no uso de ligante no concreto, ou seja, atingir melhores propriedades com menor consumo de cimento. Além disso, como o cimento representa a fração mais significativa do custo do concreto, o aumento da eficiência do concreto também permite redução de custos .
Intensidade do ligante
[007] Foram levantados 1.584 dados de literatura e de mercado sobre concretos de 29 países, calculando a intensidade de ligante (IL) e de cada concreto (Eq. 1) :
IL = l/rc (Eq. 1)
onde :
IL = Intensidade de ligante, em kg/m3/MPa
I = quantidade total de ligante, em kg/m3,
rc = requisito de desempenho, resistência à compressão aos 28 dias (MPa).
[008] Foi constatado que para concretos com resistência à compressão aos 28 dias de 30 MPa, o IL mínimo é 8 kg/m3/MPa, geralmente devido ao uso de cimentos puros, porém, a média é 12 kg/m3/MPa. A mera substituição de clínquer no cimento não necessariamente reduz a intensidade de carbono, alguns concretos com cimento puro exibem intensidade de carbono mais baixas que com alta substituição de clínquer. Dessa forma, verificou-se que há no estado da técnica uma necessidade de aumento da eficiência de concretos, com benefícios ambientais e económicos .
[009] A fim de atingir uma melhor eficiência do concreto, a presente invenção utiliza os conceitos de empacotamento e mobilidade.
Empacotamento das partículas
[010] A compacidade ou densidade de empacotamento
(Eq. 2) é a proporção de sólidos contidos em certo volume total. Já a porosidade (Eq. 4) do empacotamento é o seu complemento, ou seja, a quantidade de vazios em um certo volume total. O volume aparente (Eq. 3) é o inverso da densidade de empacotamento.
Vsol
Pemp (Eq. 2)
Vtot
Pemp = densidade de empacotamento
VSoi = Volume de sólidos
Vtot = Volume total
Vap (Eq. 3)
Pemp
Vap = Volume aparente e 1 Pemp (Eq. 4)
e = porosidade
[011] Há duas possibilidades de empacotamento: distribuição bimodal e distribuição polimodal. Na distribuição bimodal há mais vazios, já na distribuição polimodal, menos vazios .
[012] A porosidade do empacotamento do sistema depende basicamente de três fatores: a curva granulométrica dos grãos, a morfologia dos mesmos e o método de compactação.
[013] O modelo de Westman e Hugill (WESTMAN, A. E. R.; HUGILL, H. R. The packing of particles. Journal of the American Ceramic Society, [s.l.], v.13, n.10, p .767-779 , 1930) utiliza o conceito de fração dominante. As partículas mais finas que a fração dominante se acomodam em seus vazios e não aumentam o volume ocupado pela mistura. As mais grossas, por sua vez, adicionam apenas seu volume de sólidos ao volume aparente. O modelo é apresentado na Eq. 5.
Figure imgf000005_0001
onde :
aL = volume aparente de uma distribuição discreta da faixa de tamanho i, com i variando de 1 a n, sendo i = 1 a faixa mais grossa e n o total de faixas da mistura ;
Xj = fração volumétrica da classe de tamanho i Vai = volume aparente com referência a classe i
[014] Como a priori, não se sabe qual é a fração dominante, na presente invenção se calculou o volume aparente para todos os casos e, pela restrição de impenetrabilidade (o volume aparente da mistura é sempre maior ou igual ao da fração dominante pura), o volume aparente real é o maior valor obtido.
Mobilidade
[015] Define-se a distância de separação entre partículas como: "distância média entre duas partículas adjacentes quaisquer na mistura, admitindo que todas as partículas são entidades separadas, ou seja, que não existem aglomerados" .
[016] Um modelo para cálculo desta distância em suspensões, chamado IPS ( Interpaticle Separation Distance) , é descrito pela Eq. 6 (FUNK, J. E.; DINGER, D. Predictive Process Control of Crowded Particulate Suspensions Applied to Ceramic Manufacturing. l.ed. Clemson: Springer Verlag, 1994).
IPS = 2/VSA[l/Vsol-(l/(l- ))] (Eq. 6) onde :
IPS = distância de separação entre partículas (pm );
VSA = área superficial volumétrica (m2/(cm3));
Vsol = fração volumétrica de sólidos finos;
e = porosidade do empacotamento dos finos.
VSA = SSA p_sol (Eq. 7)
onde :
SSA = área superficial específica (m2/g) e
p_sol = densidade do sólido (g/m3)
[017] O IPS afeta o comportamento reológico da suspensão, pois a água precisa recobrir a superfície das partículas, preencher os vazios e espaçar as partículas. Esse espaço entre as partículas é o que vai permitir que a suspensão concentrada flua. Nota-se, assim, que quanto maior o IPS, menor é a viscosidade da suspensão.
[018] O IPS mostra que os fatores que afetam o comportamento reológico englobam a distribuição granulométrica, ou seja, a fração volumétrica de sólidos e a fração de poros no sistema, bem como a morfologia das partículas, refletida na área superficial volumétrica e o volume de água.
[019] Quanto menor a porosidade do empacotamento, maior é o IPS e, dessa forma, menor é a sua resistência ao movimento. E ainda, quanto mais porosas forem as partículas, representando maior área superficial volumétrica, menor será o IPS e maior sua viscosidade.
[020] Destaca-se que o IPS é avaliado em volume, apesar dos materiais serem quantificados em massa. Isso se dá porque o estudo de empacotamento é um problema espacial e as massas por si só não são relevantes, pois, o que impacta as propriedades de porosidade do empacotamento são os volumes.
[021] Em um concreto, o IPS se aplica à pasta, no qual as partículas são finas e o fluído que as afasta é a água. Neste contexto, as forças predominantes são as superficiais. Porém, no concreto, além da suspensão (que é a matriz do mesmo) , há também os agregados. Nesse contexto, as forças mais relevantes são as mássicas. Assim, define-se o diâmetro de 100 pm como a fronteira entre partícula fina e grossa, pois nesse diâmetro está a região de transição entre o predomínio de cada tipo de força: superficiais e mássicas.
Área superficial - BET
[022] A superfície de uma partícula real não é lisa, ela contém poros, que influenciam em sua interação com o meio, por exemplo, com a água em uma suspensão concentrada. O estudo da superfície de uma partícula é feito através da análise do processo isotérmico de adsorção de gás na superfície, analisando-se a variação do volume em função da pressão parcial do gás. [023] Para as areias, é tomada a premissa de que o fator de forma da amostra inteira é o mesmo. Assim, calcula-se o fator de forma dos finos baseado na área superficial especifica e na curva granulométrica e, considerando este fator para todas as frações, determina-se a área superficial especifica da areia.
Massa específica - Picnometria
[024] A picnometria de gás Hélio determina a massa especifica de uma amostra através da comparação da pressão exercida pelo gás Hélio em um recipiente fechado com a amostra e outro de referência. Assim, determina-se o volume real da amostra, considerando que não existam poros fechados nas partículas. Pesando-se a amostra, calcula-se a massa específica.
Distribuição granulométrica
[025] A granulometria a laser determina a distribuição granulométrica de materiais finos, abaixo da ordem de 355 pm. O princípio da técnica é lançar um feixe de laser na amostra e medir a variação angular da luz que difrata nas partículas. Com base na teoria da difusão de Mie, é possível correlacionar o padrão de dispersão da amostra com o diâmetro de suas partículas.
Análise de Imagens Dinâmicas (AID)
[026] A análise de imagens dinâmicas é feita através do movimento da amostra em frente de lentes de câmeras digitais que captam suas imagens projetadas por uma fonte de luz. O movimento pode ser gerado por gravidade ou fluxo de um fluido carreador. Como as câmeras digitais têm uma alta frequência de captura de imagens, é possível obter diversas imagens de uma mesma partícula, em posições diferentes. Então, apesar de cada imagem ser captada em 2D, é possível fazer uma projeção da terceira dimensão baseada nas diversas imagens da partícula. O tratamento das imagens é realizado para descartar imagens desfocadas e sobreposições. Essa análise permite o cálculo de parâmetros geométricos e da distribuição granulométrica da amostra .
[027] Além da distribuição granulométrica, é possível calcular a área volumétrica teórica, baseada nesse diâmetro. Com esse resultado, é possível calcular o Fator de Forma, uma relação entre a área específica BET e a área volumétrica teórica. Esse fator indica quão distante a área superficial real das partículas está da área teórica de esferas.
[028] Na presente invenção, foram realizadas as seguintes caracterizações:
• Agregados
- Análise Dinâmica de Imagem: para Brita 1 e demais agregados;
- Picnometria;
- BET para agregados miúdos e finos dos graúdos.
• Finos
- Granulometria a laser;
- Picnometria;
- BET
Reometria de pasta e concreto
[029] O objetivo da reometria é correlacionar a tensão com a taxa de cisalhamento no concreto. O ensaio de reometria rotacional utiliza um dispositivo com geometria de placa placa no reômetro de pasta e no reômetro de concreto, sendo o mesmo acoplado ao eixo planetário no reômetro de concreto .
ESTADO DA TÉCNICA
[030] Usualmente, na dosagem de concreto pelo método convencional, objetiva-se a redução de finos (partículas menores que 100 pm) na formulação do concreto. O conceito é que estes finos têm a área superficial específica muito elevada, comparada com os agregados e, por isso, demandam um volume maior de água para recobrir suas partículas e, assim, prejudicam a trabalhabilidade do concreto. Porém, os trabalhos de pesquisa e desenvolvimento, que acarretaram na presente invenção, mostraram que este é apenas uma parte do problema.
[031] O empacotamento dos finos é um fator importante nesta análise. Como mostrado pela fórmula do IPS, a mobilidade depende, para além da área superficial especifica, do empacotamento das partículas. Ou seja, no P&D da presente invenção, a distribuição granulométrica do fíler foi escolhida de maneira a reduzir a porosidade do empacotamento dos finos e garantir um aumento de mobilidade, que se reflete na redução da demanda de aditivos ou redução da demanda de água e ganho de resistência .
[032] Os resultados do P&D da presente invenção foram inesperados, se considerada a lógica de dosagem convencional, que foi criada baseada em uso de fíleres com granulometrias que não reduziam de forma relevante a porosidade do empacotamento dos finos e, desta forma, o impacto negativo da área específica se sobrepunha.
[033] Com relação à literatura patentária, o documento US 8246739 revela uma composição de clínquer, gesso e um material suplementar, sendo este material suplementar definido por D90 < 200pm. Esta definição de material suplementar é genérica e engloba todos os cimentos compostos, ou seja, composição clínquer, gesso e um material suplementar, comercializados atualmente.
[034] Por outro lado, observou-se nos exemplos de materiais suplementares apresentados na referida patente, que todos consistem em materiais com o d98 > 70pm (conforme mostrado na Figura 2 do documento de patente americano) . Assim, materiais suplementares com d98 < 70pm não foram avaliados pelos autores, que não mencionam em nenhum momento, a faixa ótima com os efeitos inesperados alcançados com a presente invenção. A invenção da referida patente americana tem como foco a granulometria do clínquer de Portland com um Dv97 de 10 a 30 pm ou com uma superfície específica de Blaine maior ou igual a 5300 cm2/g. Ou seja, uma característica vital da patente americana é a característica do clínquer. Usualmente, o clínquer Portland é mais grosso que esta faixa, apresentando d97 > 30pm. A vantagem de se ajustar a curva granulométrica do fíler e não do clínquer é o controle da área específica. Como o clínquer é um material reativo, sua área específica aumenta de maneira relevante quando entra em contato com a água, entretanto, este efeito é muito menor com o fíler. Assim, utilizando o fíler fino é possível aumentar a mobilidade através da porosidade do empacotamento planejada e da área superficial específica baixa, o que reduz vantajosamente a demanda de aditivos, água e aumenta a eficiência de ligantes.
[035] O documento de patente US 2012/0012034 revela o uso de um cimento com a curva granulométrica mais estreita que a do cimento Portland convencional. Esta curva desse documento americano foi obtida em todos os exemplos através do peneiramento de cimento Portland convencional e cominuição das partículas retidas - definida por d90 < 25pm e d90/dl0 < 17,5, sendo que o maior d90 citado é menor que 30 pm. Ou seja, a característica principal deste documento de patente, assim como a patente americana US 8246739, é a característica do clínquer. Usualmente o clínquer Portland é mais grosso que esta faixa apresentando d97 > 30pm. A presente invenção utiliza o cimento Portland convencional e os exemplos contam com cimentos com d90 > 30pm. A vantagem de ajustar o fíler e não o cimento é devido ao fato de o clínquer ser um material reativo, sua área específica aumenta de maneira relevante quando entra em contato com a água, este efeito é muito menor com o fíler.
[036] A patente americana US 9238591 também menciona uma invenção composta por um cimento com faixa granulométrica estreita. O documento menciona uma fração de material suplementar cimentício com diâmetro médio maior que o cimento, fração esta que a presente invenção não contempla. Essa patente americana utiliza o conceito de empacotamento de partículas da pasta. É importante mencionar que, na presente invenção, o conceito de porosidade do empacotamento é diferente, pois essa é uma característica que se refere apenas às partículas da mistura, enquanto que na patente US 9238591 a referência é sobre o conjunto de partículas mais a água. Estes dois conceitos são diferentes e não podem de forma alguma terem seus valores comparados .
[037] O documento de patente brasileiro PI0711469 revela necessariamente o uso na composição da mistura de um material de classe granulométrica ultrafina com d90 < lpm e área superficial específica BET > 6m2/g. A produção deste material, por ser ultrafino, demanda uma alta energia de cominuição, bem como um equipamento específico, em geral, com baixa produtividade e, em muitos casos, um processo de moagem por via úmida, o que exige uma operação de secagem do material após a moagem. É possível encontrar resíduos de processos com esta especificação, porém sua disponibilidade é limitada e seu valor elevado. Posto isso, nota-se que o material revelado no documento brasileiro é mais complexo e nobre que o material da presente invenção. Dessa forma, o fíler da presente invenção possui vantajosamente uma granulometria mais grossa que demanda menos energia para a sua obtenção. Ou seja, a presente invenção apresenta granulometria balanceada a fim de maximizar as propriedades do cimento.
[038] O documento de patente WO 93/21122 revela uma mistura constituída por um material carbonático com partícula d50 < 14pm. Esta especificação define apenas metade da massa do material, a fração de 50% abaixo de 14 pm. Sabe-se que, dependendo das propriedades do material, tipo de equipamento de cominuição, tecnologia de separação e ajustes de processo, a curva granulométrica do material de saída pode variar muito. Assim, para a presente invenção é de vital importância garantir que 98% do material seja abaixo do diâmetro limite, para que certamente ocorra o fenômeno de empacotamento apresentado. No documento de patente WO 93/21122 é mostrado em seu exemplo (Tabela 10), a utilização da mesma quantidade de aditivo para ambas as misturas, não atingindo a redução da demanda de aditivos vantajosamente obtida pela presente invenção.
[039] Em todos os documentos de patentes analisados, não foi apresentado, observado, tampouco quantificado a redução da demanda de aditivos proveniente do uso de materiais suplementares cimenticios puros ou misturados com o cimento, conforme apresentado na presente invenção.
[040] Em nenhum documento de patente do estado da técnica é mencionada a viscosidade dos concretos destas formulações. É importante notar que, o ensaio monoponto (como o abatimento de tronco de cone) é inadequado para fluidos complexos (como estes concretos) pois suas respostas a taxas de cisalhamentos diferentes são distintas. Um ensaio monoponto só é satisfatório para um fluido newtoniano que tem um comportamento descrito por uma função linear passando pela origem. Como normalmente o concreto tem uma tensão de cisalhamento, é impossível descrevê-lo com apenas um ponto de ensaio. O comportamento do concreto descrito como pesado, coeso, tendo-se dificuldades de bombeamento e bolhas grosseiras na retirada na forma (possível quando mal dosadas estas formulações) está correlacionado com a viscosidade.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[041] A presente invenção revela uma mistura de finos, compreendendo um cimento Portland e um primeiro fíler ou um segundo fíler ou uma mistura dos mesmos.
[042] O cimento Portland compreende uma fração de 50 a 90% da mistura.
[043] O referido cimento é qualquer cimento Portland definido de acordo com a norma Europeia, tal como: uma fração de clínquer mais sulfato de cálcio de 5 a 100% do cimento e, alternativamente, uma fração de escória granulada de alto-forno de 0 a 95% do cimento, uma fração de material pozolânico de 0 a 55% do cimento, uma fração de material carbonático de 0 a 35% do cimento, uma fração de xisto cozido de 0 a 35% do cimento Portland.
[044] Um ou ambos os fileres compreendem uma fração de 10 a 50% da mistura.
[045] O filer da presente invenção é um material inorgânico proveniente da moagem de sua matéria prima ou obtido por classificação granulométrica da sua matéria prima, sendo a referida matéria prima, incluindo mas não se limitando a, calcário ou quartzo ou sílica ou cristobalita ou nefelina ou dolomito ou granito ou pó do sistema de desempoeiramento do forno ou escórias ou cinza volante ou pozolanas ou resíduos de concreto ou resíduos de construção e demolição ou uma mistura dessas .
[046] O primeiro filer possui uma área superficial BET menor ou igual a 6 m2/g e possui distribuição granulométrica com área média definida pela faixa de 4pm < d98 < 40pm, e, um segundo filer possui uma área superficial BET menor ou igual a 2,3 m2/g e uma distribuição granulométrica de área média de 6pm < d85 < 40pm.
[047] Em qualquer uma das duas combinações de área superficial e granulometria, a porosidade do empacotamento da mistura deve ser pelo menos 0,5 ponto percentual menor que a porosidade do empacotamento do cimento Portland, utilizado nesta mistura .
[048] A presente invenção também tem como objeto um concreto fresco ou endurecido composto pela referida mistura, em que :
- a quantidade da mistura é de 200 a 500 kg/m3;
- a quantidade de água é menor que 180 l/m3;
- teor de ar incorporado é de 0,5 a 5%; - os agregados miúdos são dotados de uma distribuição granulométrica área média de dlO > 90pm e d90 < 5mm: de 500 a 1200 kg/m3;
- os agregados graúdos possuem uma distribuição granulométrica área média caracterizada por dlO > 5mm: de 600 a 1400 kg/m3;
- aditivos químicos para concreto, incluindo, mas não se limitando a: aditivo redutor de água, incorporador de ar, redutor de viscosidade, acelerador ou retardador de pega, acelerador ou retardador de resistência: dosados entre 0,3% e 5% da massa da referida mistura.
[049] A invenção tem ainda como escopo um processo de mistura e homogeneização da referida mistura de finos em que, os elementos da dita mistura são misturados em uma misturadora de partículas em uma unidade, sendo que a referida unidade recebe, mistura, homogeneíza e despacha a dita mistura de finos. A mistura e homogeneização de finos também pode ocorrer na saída da moagem de um dos constituintes através de uma balança dosadora e alimentação ao fluxo de materiais moídos.
[050] A invenção ensina também um processo de produção do referido concreto fresco ou endurecido em que a produção é realizada em uma central dosadora ou misturadora de concreto, na qual o cimento Portland, um ou ambos os fíleres da referida mistura, são recebidos misturados ou separadamente, sendo que tanto o cimento Portland quanto um ou ambos fíleres são dosados, misturados e homogeneizados com os demais materiais .
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[051] A Figura 1 apresenta a curva granulométrica discreta dos fíleres da presente invenção.
[052] A Figura 2 mostra a curva granulométrica acumulada dos fíleres. [053] A Figura 3 mostra a curva de defloculação dos materiais puros (tensão de escoamento em função do teor de aditivo) .
[054] A Figura 4 apresenta a curva de defloculação dos materiais puros (viscosidade aparente em função do teor de aditivo) .
[055] A Figura 5 revela a curva de defloculação dos materiais puros (área de histerese em função do teor de aditivo) .
[056] A Figura 6 mostra a alteração da tensão de escoamento (Figura 6a) , viscosidade aparente (Figura 6b) e área de histerese (Figura 6c) em função da variação do teor de Filer 2 (filer de substituição) para diferentes teores de água.
[057] A Figura 7 apresenta a demanda de aditivo em função do teor de Filer 2.
[058] A Figura 8 mostra a alteração da tensão de escoamento (Figura 8a) , viscosidade aparente (Figura 8b) e área de histerese (Figura 8c) em função da variação da proporção de filer de substituição (Filer 2) e performance (Filer 1) .
[059] A Figura 9 mostra a viscosidade aparente das misturas em função da porosidade do empacotamento dos finos.
[060] A Figura 10 mostra o teor de aditivo em função do torque de escoamento do Filer 1 no concreto.
[061] A Figura 11 mostra a curva de defloculação dos concretos, viscosidade aparente em função do teor de aditivo.
[062] A Figura 12 apresenta o teor de aditivo (em massa dos finos) necessário para atingir a viscosidade aparente de 0,025 N.m/RPM em função do teor de Filer 1.
[063] A Figura 13 mostra a expansão relativa por reação álcali agregado, em função do teor de filer.
[064] A Figura 14 mostra a retração em 28 dias, em função do teor de Filer 2 da mistura, para dois volumes de pasta diferentes . [065] A Figura 15 apresenta a curva de torque por rotação dos concretos.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Mistura
[066] A presente invenção revela uma mistura de finos, compreendendo um cimento Portland segundo a norma Europeia e um primeiro filer, aqui chamado também de Filer 1 e um segundo filer, aqui também denominado de Filer 2. O Filer 1 pode ser ainda denominado filer de preenchimento, já o Filer 2, filer de substituição.
[067] O cimento Portland compreende uma fração de 50 a 90% da mistura, sendo preferencialmente de 60 a 80%, sendo de forma ainda mais preferível a fração de 65 a 75% de cimento Portland na mistura.
[068] O referido cimento é qualquer cimento Portland definido de acordo com a norma Europeia presente ou futura, tal como: uma fração de clínquer mais sulfato de cálcio de 5 a 100% do cimento e, alternativamente, uma fração de escória granulada de alto-forno de 0 a 95% do cimento, uma fração de material pozolânico de 0 a 55% do cimento, uma fração de material carbonático de 0 a 35% do cimento, uma fração de xisto cozido de 0 a 35% do cimento Portland.
[069] Um ou mais filer compreende uma fração de 10 a 50% da mistura, sendo preferencialmente a referida fração de 20% a 40% do filer, sendo de forma ainda mais preferível, a fração de 25% a 35% de filer na mistura.
[070] Os referidos fíleres são compreendidos de um material inorgânico obtido a partir da moagem de sua matéria prima ou da sua classificação granulométrica, sendo a matéria prima do filer, incluindo, mas não se limitando a: calcário ou quartzo ou sílica ou cristobalita ou nefelina ou dolomito ou granito ou pó de eletrofiltro ou escórias ou cinza volante ou pozolanas ou resíduos de concreto ou resíduos de construção e demolição ou uma mistura dessas.
[071] A presente invenção possui um primeiro fíler com uma área superficial BET menor ou igual a 6 m2/g, e, possui distribuição granulométrica com área média definida pela faixa de 4pm < d98 < 40pm. O segundo fíler pode possuir uma área superficial BET menor ou igual a 2,3 m2/g, com distribuição granulométrica de área média de 6pm < d85 < 40pm.
[072] Em qualquer forma ou combinações de área superficial e granulometria, a porosidade do empacotamento da mistura deve ser pelo menos 0,5 ponto percentual menor que a porosidade do empacotamento do cimento Portland, utilizado nesta mistura. De forma preferível, a porosidade do empacotamento da mistura é pelo menos 1 ponto percentual menor que a porosidade do empacotamento do cimento Portland, sendo de forma ainda mais preferível a porosidade do empacotamento da mistura sendo pelo menos 2,5 pontos percentuais menor que a porosidade do empacotamento do cimento Portland.
[073] A mistura de finos da presente invenção proporciona uma redução da demanda de aditivo no concreto ou na pasta, comparada ao cimento Portland de pelo menos 10%, sendo preferencialmente essa redução de pelo menos 20%, sendo de forma ainda mais preferível, a redução de pelo menos 40%.
[074] A mistura de finos da presente invenção reduz a viscosidade no concreto ou na pasta. Essa redução comparada ao cimento Portland é maior ou igual a 10%, sendo preferencialmente maior ou igual a 20%, sendo mais preferivelmente, maior ou igual a 40%.
[075] De forma preferível, a mistura de finos da presente invenção possui o primeiro fíler com área superficial BET menor ou igual a 6 m2/g e distribuição granulométrica com área média na faixa 5pm < d98 < 30pm, sendo preferencialmente a faixa de 5pm < d98 < 20pm. [076] De forma ainda mais preferível, a mistura de finos possui o primeiro fíler de área superficial BET menor ou igual a 6 m2/g e distribuição granulométrica com área média definida pela faixa 6pm < d98 < 16pm.
[077] A mistura de finos da presente invenção proporciona ainda uma redução da expansão pela reação álcali agregado em concreto, comparada ao cimento Portland, de pelo menos 10%, sendo preferencialmente a redução da expansão pela reação álcali agregado em concreto de pelo menos 25%, sendo de forma ainda mais preferida, a redução da expansão pela reação álcali agregado em concreto de pelo menos 40%.
[078] A mistura de finos da presente invenção proporciona uma redução da retração em argamassa, comparada ao cimento Portland, de pelo menos 10%, sendo que, de forma preferível, a invenção proporciona redução da retração em argamassa, comparada ao cimento Portland, de pelo menos 20%, sendo que, de forma ainda mais preferível, proporciona uma redução da retração em argamassa, comparada ao cimento Portland, de pelo menos 30%.
[079] A Figura 1 apresenta a caracterização dos fíleres de calcário, distribuição granulométrica discreta dos fíleres, segundo o método de granulometria a laser, bem como o cimento. Já a Figura 2 mostra a curva granulométrica acumulada dos fíleres.
[080] As massas específicas dos fíleres da presente invenção estão predominantemente na faixa de 2,6 a 2,7 g/cm3, entretanto, as massas específicas não se limitam a faixa utilizada para os fíleres de calcário, abrangendo outros fíleres, com diferentes massas específicas.
[081] A Tabela 1 mostra a massa específica (g/cm3) e a área superficial específica BET (m2/g) dos fíleres e do cimento de uma realização da presente invenção. Tabela 1 - massa específica e área superficial específica dos fíleres
Figure imgf000020_0001
Demanda de aditivo na pasta da mistura com o uso de filer
[082] A avaliação das propriedades das pastas no estado fresco foi realizada em duas etapas: determinação do teor ótimo de aditivo redutor de água para cada matéria-prima e determinação das propriedades reológicas das pastas mistas.
[083] Após a determinação do teor ótimo para cada matéria-prima pura, as pastas mistas foram avaliadas variando-se as proporções e utilizando-se a quantidade de aditivo ideal para cada caso.
[084] O teor otimizado de aditivo é obtido a partir dos parâmetros reológicos: tensão de escoamento, viscosidade aparente e área de histerese. A escolha do teor otimizado do aditivo foi feita após a estabilização da viscosidade, mas deve- se levar em consideração também a tensão de escoamento e, principalmente, a área de histerese o mais próximo possível de zero .
Redução da demanda de aditivo através do uso de filer em pasta
[085] Nas matérias-primas avaliadas, os teores otimizados do aditivo superplastificante foram:
• Cimento = 1,0%
• Filer 2 = 0,3%
Filer 1 = 0,5%
[086] A Figura 3 mostra a curva de defloculação dos materiais puros, tensão de escoamento em função do teor de aditivo. Já a Figura 4 mostra a curva de defloculação dos materiais puros, viscosidade aparente em função do teor de aditivo. A Figura 5 mostra a curva de defloculação dos materiais puros, área de histerese em função do teor de aditivo.
[087] A avaliação das propriedades das pastas mistas, com o teor de aditivo otimizado, foi realizada em duas etapas: variação do teor de cimento, Filer 2 e água e variação da proporção de cimento, Filer 1 e Filer 2.
[088] Todos os teores de aditivo foram dosados em massa e para a utilização nas pastas mistas, adotou-se o critério da média ponderada em função da proporção das matérias- primas em cada pasta. Por exemplo, para uma pasta com 70% de cimento, 10% de Filer 2 e 20% de Filer 1, utilizou-se o teor de 0,83% de aditivo (0, 7*1,0% + 0,1*0, 3% + 0,2*0, 5%).
[089] Da análise das Figuras 3 e 4, fica muito nítido que a utilização de filer resulta em alteração na tensão de escoamento e na viscosidade aparente. Enquanto na alteração na tensão de escoamento se observa a tensão mínima necessária para o início do fluxo, a viscosidade aparente indica a resistência do fluido ao fluxo (parâmetro de dissipação de energia) .
[090] No entanto, observa-se na Figura 4 que a partir da substituição de cimento por 30% de Filer 2, não há considerável redução da viscosidade, mesmo com queda na tensão de escoamento. Esse fato está atrelado à pequena alteração no empacotamento, visto que a substituição pelo Filer 2 não potencializa tanto o empacotamento das partículas. Conforme será apresentado mais adiante, este alvo foi atingido utilizando-se o Filer 1.
[091] A Figura 6 mostra as propriedades reológicas das pastas com diferentes teores de Filer 2 e teores de água (0,75; 0,9; 1,05 e 1,20%). Deve ser salientado que os resultados para as pastas com 1,05 e 1,20% de água não indicaram consideráveis diferenças, visto que estas apresentaram-se muito fluidas e os testes foram realizados na escala detecção mínima do equipamento. [092] A Figura 7 apresenta a demanda de aditivo em função do teor de filer para as misturas apresentadas nas Figuras 6a, 6b e 6c. Nota-se que o aumento no teor de filer resulta diretamente em uma redução na dosagem do aditivo de 1, 0% para o cimento puro para 0,65% de aditivo com 50% de filer. Mesmo com a redução significativa na dosagem do aditivo, em até 30% de teor de filer, ainda foram observadas reduções na viscosidade e tensão de escoamento. Estes resultados mostram a redução da demanda de aditivo com o uso de filer.
[093] No caso da utilização do Filer 1 obteve-se melhor empacotamento das partículas e, consequentemente, as alterações nas propriedades reológicas foram intensificadas, conforme apresentado na Figura 8.
[094] As alterações mais consideráveis ocorreram na viscosidade com o aumento da quantidade de Filer 1. Houve diminuição de uma ordem de grandeza na viscosidade aparente. Pode-se notar ainda uma correlação linear entre a porosidade do empacotamento dos finos e a viscosidade aparente das pastas, como mostrado na Figura 9.
[095] Da mesma forma, observou-se que a área de histerese diminuiu em duas ordens de grandeza conforme mostrado na Figura 8c, indicando a melhor dispersão das pastas e que, o perfil reológico tende a mudar de dilatante para pseudoplástico, com o aumento da quantidade do Filer 1 de preenchimento.
[096] Com relação à alteração do perfil reológico, pode-se também obter pastas com comportamento pseudoplástico, aumentando-se a quantidade de água, mas não se trata de uma alternativa vantajosa, visto que, quanto maior a quantidade de líquido utilizada na mistura, maior a quantidade de poros e, consequentemente, menor a resistência mecânica.
Concreto fresco ou endurecido
[097] A presente invenção também tem como objeto um concreto fresco ou endurecido composto pela referida mistura em que : - a quantidade da mistura é de 200 a 500 kg/m3, mais preferivelmente de 300 a 400 kg/m3;
- a quantidade de água ser menor que 180 l/m3, sendo mais preferível 165 l/m3, sendo ainda mais preferível 150 l/m3;
- do teor de ar incorporado ser de 0,5 a 5%;
- dos agregados miúdos serem dotados de uma distribuição granulométrica área média de dlO > 90pm e d90 < 5mm: de 500 a 1200 kg/m3;
- dos agregados graúdos possuírem uma distribuição granulométrica área média caracterizada por dlO > 5mm: de 600 a 1400 kg/m3;
- aditivos químicos para concreto, incluindo, mas não se limitando a aditivo redutor de água, incorporador de ar, redutor de viscosidade, acelerador ou retardador de pega, acelerador ou retardador de resistência: dosados entre 0,3% e 5% da massa da referida mistura.
[098] No concreto fresco ou endurecido obtido por meio da mistura da presente invenção, os agregados miúdos são dosados em quantidades entre 700 e 900 kg/m3 e os agregados graúdos são dosados em quantidades entre 600 e 1400 kg/m3.
[099] O concreto fresco ou endurecido obtido por meio da mistura da presente invenção, possui resistência à compressão aos 28 dias entre 20 e 80 MPa no estado endurecido, e, viscosidade aparente do concreto abaixo de 0,06 N.m/rpm no estado fresco.
[0100] Mais especificamente, o concreto fresco ou endurecido obtido por meio da mistura da presente invenção, possui resistência a compressão aos 28 dias entre 35 e 70 MPa no estado endurecido e, viscosidade aparente do concreto abaixo de 0,05 N.m/rpm no estado fresco.
[0101] No concreto fresco ou endurecido, obtido por meio da mistura da presente invenção, a intensidade de ligante é menor que 7 kg/m3/Mpa, preferivelmente menor que 6 kg/m3/MPa, sendo ainda mais preferível menor que 5 kg/m3/MPa.
Demanda de aditivo em concreto fresco com o uso de filer e resistência à compressão do concreto endurecido
[0102] De forma exemplificativa, são mostradas na
Tabela 2, a formulação de vários concretos da presente invenção. A porosidade do empacotamento da mistura dos finos utilizada nestes concretos é apresentada na Tabela 3. Os concretos F0 e A35 são referências e os PF50, PF10, PF35, PC35 são exemplos da presente invenção.
Tabela 2 - Formulação de cada concreto proposto
Figure imgf000024_0001
Tabela 3 - Porosidade do empacotamento da mistura de
finos de cada concreto
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[0103] A avaliação das propriedades dos concretos no estado fresco foi realizada através da determinação das propriedades reológicas dos concretos com diferentes teores de aditivo. No estado endurecido, foi avaliada a resistência à compressão nas idades de 14 e 28 dias.
Redução da demanda de aditivo através do uso de filer
[0104] Para cada concreto avaliado, o teor do aditivo redutor de água (em massa dos finos) para atingir a viscosidade aparente de 0,025 N.m/RPM foi:
• Concreto PF0 = 1,00%
• Concreto PF50 = 0,33%
• Concreto PF10 = 0, 62%
• Concreto PF35 = 0,45%
• Concreto PC35 = 0, 61%
• Concreto A35 = 0,88%
[0105] A Figura 10 mostra a curva de defloculação dos concretos, considerando o torque de escoamento em função do teor de aditivo. Já a Figura 11 mostra a curva de defloculação, considerando a viscosidade aparente em função do teor de aditivo .
[0106] A Figura 12 mostra o teor de aditivo (em massa dos finos) necessário para atingir a viscosidade aparente de 0,025 N.m/RPM em função do teor de Filer 1 no concreto. Nota-se que o aumento no teor de filer resulta diretamente em uma redução na dosagem do aditivo de 1,0% para o cimento puro para 0,33% de aditivo com 50% de filer. Mesmo com a redução significativa na dosagem do aditivo, até 30% de teor de filer ainda foram observadas reduções na viscosidade e tensão de escoamento. Estes resultados mostram a redução da demanda de aditivo com o uso de filer.
[0107] A Fabela 4 mostra os resultados de resistência a compressão dos concretos avaliados e Tabela 5 a intensidade de ligante . Tabela 4 - Resistência à compressão dos
concretos propostos
Figure imgf000026_0001
Tabela 5 - Intensidade de ligantes dos
concretos
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Durabilidade
Reação Álcali Agregado
Exemplos
[0108] Foi utilizado o Filer 2 para este exemplo e os agregados utilizados nesta realização foi uma mistura de 85% de areia de quartzo padrão (agregados não reativos) com densidade de 2,65 g/cm3 e 15% de areia de vidro borossilicato (Pyrex: reativo) . O uso de agregados de vidro borossilicato triturado foi justificado pela necessidade de detectar um claro sinal de expansão entre as misturas testadas. Formulação
[0109] As formulações utilizadas são apresentadas na
Tabela 6.
Tabela 6 - Proporção da mistura das argamassas dessa corporificação
Figure imgf000027_0001
[0110] Neste ensaio, para todas as misturas produzidas, 3 barras (25 c 25 c 250 mm3) foram moldadas e curadas, de acordo com as prescrições da norma ABNT NBR 15577-4: 2008 e foi medida a expansão de cada barra.
[0111] A Figura 13 mostra a expansão relativa à mistura C100 em função do teor de filer, indicando uma redução da expansão proveniente da reação álcali agregado, com o aumento do teor de filer da mistura.
Retração
[0112] A areia normal de quartzo foi usada como agregados miúdo e para o filer foi utilizado o Filer 2.
Misturas
[0113] A Tabela 7 apresenta as quantidades em massa dos traços realizados para o planejamento desse exemplo com substituição de cimento pelo filer calcário, bem dois volumes de pasta diferentes, definido de acordo com as explicações acima.
Tabela 7 - Proporção da mistura das argamassas do experimento
Figure imgf000027_0002
Figure imgf000028_0001
[0114] Os ensaios de medição da retração foram realizados de acordo com as determinações das normas técnicas ASTM C157-08 e NBR 15261.
[0115] Foram moldados 3 corpos-de-prova de 25 x 25 x 285mm para cada mistura, com pinos de aço para realização das medidas nas extremidades. Os corpos-de-prova são desmoldados após 48 horas e passam à câmara seca com temperatura 23 ± 2°C e umidade relativa 50 ± 5%, e as medidas são realizadas (variação de tamanho e massa) após 1, 2, 7, 14 e 28 dias. Maiores detalhes sobre os procedimentos de ensaio e cálculos podem ser encontrados na NBR 15261.
[0116] Como mostrado na Figura 14, para as mesmas condições de volume de pasta, a retração foi diminuída nas pastas conforme o aumento do fíler calcário.
Calor de hidratação
[0117] O calor liberado na hidratação do cimento é proveniente das reações químicas de hidratação que acontecem ao misturá-lo com água (formação inicial de etringita, segunda formação de etringita, formação de C-S-H a partir da alita, transformação da etringita em monossulfoaluminato, hidratação da fase ferrita) .
[0118] Como o fíler é um material inerte ou menos reativo que o cimento Portland, esse calor liberado é reduzido.
[0119] Para a determinação das variações na cinética de hidratação, foi realizado o ensaio de calorimetria isotérmica de condução. Esta técnica consiste na medida do calor gerado na amostra, devido às reações químicas exotérmicas de hidratação do cimento .
[0120] Foram realizados dois ensaios em pastas com relação água/sólidos constante. O primeiro consistiu em 100% cimento Portland (C100) e o segundo, uma mistura 70% cimento Portland e 30% Filer 2 (C70). Para ambas as pastas, mediu-se o calor liberado acumulado em 24h. A mistura C70 apresentou um calor de hidratação 23% menor que o da C100, conforme a Tabela 8, mostrando o efeito do fíler na redução na liberação de calor de hidratação.
Tabela 8 - Calor de hidratação acumulado para as misturas
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[0121] Na mistura de finos da presente invenção a redução do calor de hidratação, comparada ao cimento Portland utilizado nesta mistura, foi de pelo menos 10%, preferencialmente de pelo menos 20%, sendo de forma ainda mais preferível de 30%.
Processo de mistura e homogeneização da dita mistura de finos
[0122] A presente invenção ensina um processo de mistura e homogeneização da mistura de finos da presente invenção, onde os elementos da dita mistura são misturados em uma misturadora de partículas em uma unidade, sendo que a referida unidade recebe, mistura, homogeneíza e despacha a dita mistura de finos.
Processo de produção do dito concreto fresco
[0123] O processo de produção do concreto fresco ou endurecido é realizado em uma central dosadora ou misturadora de concreto, na qual o cimento Portland e o fíler da mistura da presente invenção são recebidos: misturados ou separadamente, sendo que tanto o cimento Portland quanto o fíler são dosados, misturados e homogeneizados com os demais materiais.
Exemplo (F35)
Concreto aplicado em obra
[0124] Foi avaliada em escala real a dosagem de materiais, mistura, transporte, entrega, aplicação e performance do concreto (F35) exemplificado na presente invenção e comparado a um concreto convencional (C) . Os concretos avaliados são apresentados na Tabela 9.
Tabela 9 - Traços
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[0125] O resultado do comportamento reológico (torque) é apresentado na Figura 15 e na Tabela 10.
Tabela 10 - Parâmetros reológicos dos concretos aplicados em obra
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[0126] Os resultados de resistência à compressão do concreto endurecido são apresentados na Tabela 11 e a intensidade de ligante apresentados na Tabela 12. Tabela 11 - Resultados de resistência à compressão dos dois concretos em diferentes idades
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Tabela 12 - Intensidade de ligante de cada concreto
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Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Uma mistura de finos, compreendendo: um cimento Portland, onde o referido cimento Portland compreende uma fração de clinquer mais sulfato de cálcio de 5 a 100% do cimento e, alternativamente, uma fração de escória granulada de alto-forno de 0 a 95% do cimento, uma fração de material pozolânico de 0 a 55% do cimento, uma fração de material carbonático de 0 a 35% do cimento, uma fração de xisto cozido de 0 a 35% do cimento Portland; compreendendo ainda um primeiro filer e/ou um segundo filer, caracterizada pelo cimento Portland possuir uma fração de 50 a 90% da mistura, tendo ainda o primeiro filer ou o segundo filer ou uma combinação dos mesmos uma fração de 10 a 50% da mistura; sendo um ou ambos os fileres constituídos de material inorgânico proveniente da moagem de sua matéria prima ou obtido por classificação granulométrica da sua matéria prima, sendo a referida matéria prima, incluindo mas não se limitando a, calcário ou quartzo ou sílica ou cristobalita ou nefelina ou dolomito ou granito ou pó do sistema de desempoeiramento do forno ou escórias ou cinza volante ou pozolanas ou resíduos de concreto ou resíduos de construção ou de demolição ou uma mistura dessas, onde o primeiro fíler possui uma área superficial BET menor ou igual a 6 m2/g e possui distribuição granulométrica com área média definida pela faixa de 4pm < d98 < 40pm e um segundo fíler possui uma área superficial BET menor ou igual a 2,3 m2/g e uma distribuição granulométrica de área média de 6pm < d85 < 40pm, sendo a porosidade do empacotamento da mistura pelo menos 0,5 ponto percentual menor que a porosidade do empacotamento do cimento Portland utilizado na presente mistura .
2. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a fração compreender preferencialmente 60 a 80% do cimento Portland e preferencialmente de 20% a 40% do fíler.
3. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a fração compreender de forma mais preferível de 65 a 75% do cimento Portland e de 25% a 35% do fíler.
4. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a porosidade do empacotamento da mistura ser pelo menos 1 ponto percentual menor que a porosidade do empacotamento do cimento Portland utilizado na presente mistura.
5. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a porosidade do empacotamento da mistura ser pelo menos 2,5 pontos percentuais menor que a porosidade do empacotamento do cimento Portland utilizado na presente mistura.
6. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução de demanda de aditivo no concreto ou na pasta, comparada ao cimento Portland utilizado na presente mistura ser de pelo menos 10%.
7. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução de demanda de aditivo no concreto ou na pasta, comparada ao cimento Portland utilizado na presente mistura ser de pelo menos 20%.
8. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução de demanda de aditivo no concreto ou na pasta, comparada ao cimento Portland utilizado na presente mistura ser de pelo menos 40%.
9. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução da viscosidade no concreto ou na pasta, comparada ao cimento Portland utilizado na presente mistura ser maior ou igual a 10%.
10. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução da viscosidade no concreto ou na pasta, comparada ao cimento Portland utilizado na presente mistura ser maior ou igual a 20%.
11. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução da viscosidade no concreto ou na pasta, comparada ao cimento Portland utilizado na presente mistura ser maior ou igual a 40%.
12. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o primeiro filer possuir área superficial BET menor ou igual a 6 m2/g e distribuição granulométrica com área média definida pela faixa de 5pm < d98 < 30pm.
13. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o primeiro filer possuir área superficial BET menor ou igual a 6 m2/g e distribuição granulométrica com área média definida pela faixa de 5pm < d98 < 20pm.
14. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o primeiro filer possuir área superficial BET menor ou igual a 6 m2/g e distribuição granulométrica com área média definida pela faixa de 6pm < d98 < 16pm.
15. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução da expansão pela reação álcali agregado em concreto, comparada ao cimento Portland utilizado na presente mistura, ser de pelo menos 10%.
16. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução da expansão pela reação álcali agregado, comparada ao cimento
Portland utilizado na presente mistura, ser de pelo menos 25%.
17. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução da expansão pela reação álcali agregado, comparada ao cimento
Portland utilizado na presente mistura, ser de pelo menos 40%.
18. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução da retração em argamassa, comparada ao cimento Portland utilizado na presente mistura, ser de pelo menos 10%.
19. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução da retração em argamassa, comparada ao cimento Portland utilizado na presente mistura, ser de pelo menos 20%.
20. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução da retração em argamassa, comparada ao cimento Portland utilizado na presente mistura, ser de pelo menos 30%.
21. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução do calor de hidratação, comparada ao cimento Portland utilizado nesta mistura, ser de pelo menos 10%.
22. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução do calor de hidratação, comparada ao cimento Portland utilizado nesta mistura, ser de pelo menos 20%.
23. A mistura de finos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a redução do calor de hidratação, comparada ao cimento Portland utilizado nesta mistura, ser de pelo menos 30%.
24. Um concreto fresco ou endurecido composto pela mistura da reivindicação 1, caracterizado pelo fato:
- de a quantidade da mistura ser de 200 a 500 kg/m3;
- de a quantidade de água ser menor que 180 l/m3;
- de o teor de ar incorporado ser de 0,5 a 5%;
- de os agregados miúdos serem dotados de uma distribuição granulométrica área média de dlO > 90pm e d90 < 5mm: de 500 a 1200 kg/m3;
- de os agregados graúdos possuírem uma distribuição granulométrica área média caracterizada por dlO > 5mm: de 600 a 1400 kg/m3; - aditivos químicos para concreto, incluindo, mas não se limitando a aditivo redutor de água, incorporador de ar, redutor de viscosidade, acelerador ou retardador de pega, acelerador ou retardador de resistência: dosados entre 0,3% e 5% da massa da mistura da reivindicação 1.
25. O concreto fresco ou endurecido, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pela quantidade da mistura da reivindicação 1 ser de 300 a 400kg/m3.
26. O concreto fresco ou endurecido, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pela quantidade de água ser menor que 165 l/m3.
27. O concreto fresco ou endurecido, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pela quantidade de água ser menor que 150 l/m3.
28. O concreto fresco ou endurecido, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de os agregados miúdos serem dosados em quantidades entre 700 e 900 kg/m3.
29. O concreto fresco ou endurecido, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de os agregados graúdos serem dosados em quantidades entre 600 e 1400 kg/m3.
30. O concreto fresco ou endurecido, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de possuir resistência a compressão aos 28 dias entre 20 e 80 MPa no estado endurecido e viscosidade aparente do concreto abaixo de 0,06 N. m/rpm no estado fresco.
31. O concreto fresco ou endurecido, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de possuir resistência a compressão aos 28 dias entre 35 e 70 MPa no estado endurecido e viscosidade aparente do concreto abaixo de 0,05 N. m/rpm no estado fresco.
32. O concreto fresco ou endurecido, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de a intensidade de ligante ser menor que 7 kg/m3/MPa.
33. O concreto fresco ou endurecido, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de a intensidade de ligante ser preferivelmente menor que 6 kg/m3/MPa.
34. O concreto fresco ou endurecido, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de a intensidade de ligante ser mais preferivelmente menor que 5 kg/m3/MPa.
35. Um processo de mistura e homogeneização da mistura de finos da reivindicação 1 caracterizado pelo fato de os elementos da dita mistura serem misturados em uma misturadora de partículas em uma unidade, sendo que a referida unidade recebe, mistura, homogeneíza e despacha a dita mistura de finos, sendo que alternativamente o processo de mistura e homogeneização de finos também pode ocorrer na saída da moagem de um dos elementos através de uma balança dosadora e alimentação ao fluxo de materiais moídos.
36. O processo de produção do concreto da reivindicação 24 caracterizado pelo fato de a produção ser realizada em uma central dosadora ou misturadora de concreto, na qual o cimento Portland e o fíler da mistura da reivindicação 1 são recebidos misturados ou separadamente, sendo que tanto o cimento Portland quanto o fíler são dosados, misturados e homogeneizados com os demais materiais.
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