ES2895755B2 - Hormigon sostenible de consistencia seca y su procedimiento de elaboracion - Google Patents
Hormigon sostenible de consistencia seca y su procedimiento de elaboracion Download PDFInfo
- Publication number
- ES2895755B2 ES2895755B2 ES202030881A ES202030881A ES2895755B2 ES 2895755 B2 ES2895755 B2 ES 2895755B2 ES 202030881 A ES202030881 A ES 202030881A ES 202030881 A ES202030881 A ES 202030881A ES 2895755 B2 ES2895755 B2 ES 2895755B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- concrete
- fraction
- binder
- volume
- particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims description 116
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 claims description 48
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 48
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 38
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 26
- 238000009847 ladle furnace Methods 0.000 claims description 21
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 20
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 10
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 10
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 10
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 7
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims 1
- 239000011382 roller-compacted concrete Substances 0.000 description 18
- 239000002585 base Substances 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000011376 self-consolidating concrete Substances 0.000 description 3
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 3
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000009417 prefabrication Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229920000914 Metallic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000010882 bottom ash Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013210 evaluation model Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011210 fiber-reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical class O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000009862 microstructural analysis Methods 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011178 precast concrete Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000010993 response surface methodology Methods 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/08—Slag cements
- C04B28/082—Steelmaking slags; Converter slags
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/14—Cements containing slag
- C04B7/147—Metallurgical slag
- C04B7/153—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
- C04B7/17—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators with calcium oxide containing activators
- C04B7/19—Portland cements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Description
DESCRIPCIÓN
HORMIGÓN SOSTENIBLE DE CONSISTENCIA SECA Y SU PROCEDIMIENTO DE
ELABORACIÓN
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se engloba en el campo de los materiales de construcción, en concreto de los hormigones con consistencia seca, también denominados hormigones secos, y con componentes recuperados, provenientes de otros procesos o sustancias, como deshechos de la industria de la prefabricación del hormigón, haciéndolos sostenibles.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El hormigón seco compactado con rodillo es un hormigón que presenta una trabajabilidad en estado fresco muy reducida, de modo que de la única forma que puede ponerse en obra es mediante el empleo de rodillos compactadores, como los habitualmente utilizados en carreteras para el extendido de las capas de base y subbase. Esta reducida trabajabilidad hace que presente unas resistencias iniciales muy elevadas y que sea capaz de soportar cargas inmediatamente después de su compactación, no siendo necesario esperar un tiempo de fraguado, como sí sucede en otros hormigones como el hormigón vibrado o el hormigón autocompactante. Esta reducida trabajabilidad hace que el consumo de energía y combustible durante su puesta en obra sea muy alto, por lo que es un material de gran utilidad, pero tradicionalmente muy agresivo con el medio ambiente.
El árido reciclado de hormigón es un residuo tradicional de la industria de la prefabricación de elementos de hormigón. Muchos elementos de hormigón prefabricado, después de su fabricación, son rechazados por defectos estéticos o geométricos. Además, durante la elaboración de estos elementos sobra hormigón que posteriormente no es utilizado. El machaqueo y trituración de estos elementos y del hormigón sobrante una vez endurecido permite obtener un árido artificial con una granulometría continua desde 0,1 a 30 mm que puede ser utilizado como sustituto del
árido natural calizo o silíceo. El árido reciclado de hormigón se caracteriza fundamentalmente por presentar una densidad menor que el árido natural, y su absorción de agua mucho mayor. Esta mayor absorción de agua puede ser favorable para la elaboración de hormigón seco compactado con rodillo, ya que permite reducir más rápidamente la trabajabilidad del hormigón, consiguiéndose de este modo una adquisición de resistencia más rápida, aspecto de gran interés en este tipo de hormigón.
La escoria siderúrgica granulada molida, procedente de la industria siderúrgica, se produce durante el proceso de fabricación del acero. La escoria siderúrgica granulada molida se obtiene sumergiendo la escoria de alto horno en agua de modo que se produzca su enfriamiento de forma brusca, seguido de un proceso de molido. La escoria siderúrgica granulada molida se caracteriza por presentar un tamaño micrométrico, y propiedades conglomerantes, es decir, es capaz de endurecer y adquirir resistencia al ser mezclada con agua. De acuerdo con todo esto, es un producto de gran valor, ya que puede utilizarse como sustituto del clínker de cemento, contribuyéndose de esta forma a la reducción de las emisiones de CO2 a la atmósfera (de media, por cada tonelada de clínker producido se emiten 0,9 toneladas de CO2 a la atmósfera).
La escoria blanca de horno de cuchara es un residuo generado durante el proceso de afino del acero (metalurgia secundaria), el cual se realiza en un horno eléctrico de cuchara. Se trata de un residuo pulverulento. La escoria blanca de horno de cuchara no solo presenta propiedades conglomerantes, sino que también presenta características expansivas (cal y magnesia libre), de modo que, en presencia de agua, calor y con el paso del tiempo puede aumentar de forma notable su volumen. Estas características expansivas hacen que sea muy útil para reducir la retracción del hormigón y la fisuración asociada a este fenómeno, que es uno de los principales aspectos que deben evitarse tanto en pavimentos (para garantizar una conducción cómoda y segura) y en presas (para evitar posibles fugas de agua y el colapso de toda la estructura), campos de aplicación del hormigón seco compactado con rodillo.
El hormigón elaborado con fibras se ha desarrollado fundamentalmente en años recientes. Su empleo se vincula fundamentalmente con la fisuración del hormigón, ya
que su adición origina un efecto de cosido de las fisuras, que hace que este fenómeno se vea reducido. Además, permiten reducir la retracción, pues actúan como elementos rígidos en el interior de la masa de hormigón aumentando su estabilidad dimensional. Son válidas tanto las fibras metálicas, de acero, como las fibras sintéticas, generalmente plásticas, como de polietileno o polipropileno. El empleo de fibras en el hormigón reduce la trabajabilidad de éste, lo cual dificulta la obtención de un hormigón seco compactado con rodillo que sea lo suficientemente trabajable para su óptima puesta en obra (la trabajabilidad del hormigón seco compactado con rodillo debe ser baja, pero no nula, ya que si no su puesta en obra no es posible).
El estado de la técnica existente describe la composición y procedimiento de elaboración del hormigón seco compactado con rodillo con árido natural en todas las fracciones (ACI-309.5R-06, 2006. Compaction of Roller-Compacted Concrete; ACI-327R-14, 2014. Guide to Roller-Compacted Concrete Pavements). Los requisitos que el hormigón seco compactado con rodillo debe cumplir se encuentran recogidas, entre otras, en la Instrucción Española de Hormigón Estructural EHE-08 (EHE-08, 2010. Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08. Ministerio de Fomento, Gobierno de España).
Los hormigones más similares a los planteados en esta invención son hormigones vibrados elaborados con árido reciclado de hormigón y fibras que emplearon cemento Portland ordinario como conglomerante (Ak?a, K.R., Qakir, O., Ipek, M., 2015. Properties of polypropylene fiber reinforced concrete using recycled aggregates. Constr. Build. Mater. 98, 620-630. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.133; Kachouh, N., El-Hassan, H., El-Maaddawy, T., 2019. Effect of steel fibers on the performance of concrete made with recycled concrete aggregates and dune sand. Constr. Build. Mater. 213, 348-359. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.04.087). Por tanto, en éstos no se utilizó ni la escoria siderúrgica granulada molida ni la escoria blanca de horno de cuchara.
En relación con el hormigón seco compactado con rodillo elaborado con árido reciclado de hormigón, únicamente existen tres estudios que abordan este material (Fardin, H.E., dos Santos, A.G., 2020. Roller compacted concrete with recycled
concrete aggregate for paving bases. Sustainability. 12 (8), 3154. DOI: 10.3390/SU12083154; Lopez-Uceda, A., Agrela, F., Cabrera, M., Ayuso, J., López, M., 2018. Mechanical performance of roller compacted concrete with recycled concrete aggregates. Road Materials and Pavement Design. 19 (1), 36-55. DOI: 10.1080/14680629.2016.1232659; Lopez-Uceda, A., Ayuso, J., Jiménez, J.R., Galvín, A.P., Del Rey, I., 2020. Feasibility study of roller compacted concrete with recycled aggregates as base layer for light-traffic roads. Road Materials and Pavement Design.
21 (1), 276-288. DOI: 10.1080/14680629.2018.1483257). Estos estudios abordan sólo el empleo del árido reciclado de hormigón únicamente en la fracción gruesa. No existe ningún estudio en el que la totalidad de las fracciones gruesa, media y fina sean árido reciclado de hormigón.
El campo de aplicación de la escoria siderúrgica granulada molida ha sido tradicionalmente la estabilización de suelos (Du, Y.J., Wu, J., Bo, Y.L., Jiang, N.J., 2020. Effects of acid rain on physical, mechanical and chemical properties of GGBS-MgO-solidified/stabilized Pb-contaminated clayey soil. Acta Geotechnica. 15 (4), 923 932. DOI: 10.1007/s11440-019-00793-y; Wu, H.L., Jin, F., Bo, Y.L., Du, Y.J., Zheng, J.X., 2018. Leaching and microstructural properties of lead contaminated kaolin stabilized by GGBS-MgO in semi-dynamic leaching tests. Constr. Build. Mater. 172, 626-634. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.03.164) o la elaboración de bases y subbases de carreteras en terraplén (Abdollahnejad, Z., Luukkonen, T., Mastali, M., Giosue, C., Favoni, O., Ruello, M.L., Kinnunen, P., Illikainen, M., 2020. Microstructural Analysis and Strength Development of One-Part Alkali-Activated Slag/Ceramic Binders Under Different Curing Regimes. Waste and Biomass Valoris. 11 (6), 3081 3096. DOI: 10.1007/s12649-019-00626-9). Este residuo no se ha utilizado tradicionalmente para la elaboración de hormigón (Bondar, D., Basheer, M., Nanukuttan, S., 2019. Suitability of alkali activated slag/fly ash (AA-GGBS/FA) concretes for chloride environments: Characterisation based on mix design and compliance testing. Constr. Build. Mater. 216, 612-621. DOI: 10.1016/ j.conbuildmat.
2019.05.043; Yang, K.H., Hwang, Y.H., Lee, Y., Mun, J.H., 2019. Feasibility test and evaluation models to develop sustainable insulation concrete using foam and bottom ash aggregates. Constr. Build. Mater. 225, 620-632. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.07.130), y su empleo para la fabricación de hormigón seco compactado con rodillo es aún más escasa (Aghaeipour, A., Madhkhan, M.,
2017. Effect of ground granulated blast furnace slag (GGBFS) on RCCP durability. Constr. Build. Mater. 141, 533-541. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.03.019). No existe ningún estudio en el que se haya elaborado hormigón seco compactado con rodillo mediante el empleo simultáneamente de árido reciclado de hormigón y escoria siderúrgica granulada molida.
La escoria blanca se ha utilizado en unos pocos estudios para el desarrollo de hormigón autocompactante (Sideris, K.K., Tassos, C., Chatzopoulos, A., Manita, P., 2018. Mechanical characteristics and durability of self compacting concretes produced with ladle furnace slag. Constr. Build. Mater. 170, 660-667. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.03.091), cuyo campo de aplicación es completamente distinto al del hormigón seco compactado con rodillo. Es reseñable, por tanto, que no existe ningún estudio en bases de datos científicas en las cuales esta escoria se haya utilizado para la elaboración de hormigón compactado con rodillo, independientemente del tipo de árido utilizado.
Por último, existen estudios que evalúan el comportamiento del hormigón seco compactado con rodillo elaborado con árido natural calizo o silíceo en todas las fracciones y fibras metálicas o sintéticas (Rooholamini, H., Hassani, A., Aliha, M.R.M., 2018. Evaluating the effect of macro-synthetic fibre on the mechanical properties of roller-compacted concrete pavement using response surface methodology. Constr. Build. Mater. 159, 517-529. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.11.002; Sukontasukkul, P., Chaisakulkiet, U., Jamsawang, P., Horpibulsuk, S., Jaturapitakkul, C., Chindaprasirt, P., 2019. Case investigation on application of steel fibers in roller compacted concrete pavement in Thailand. Case Stud. Constr. Mater. 11, e00271. DOI: 10.1016/ j.cscm.2019.e00271). No existe ningún estudio en el que se combine el empleo de árido reciclado de hormigón y fibras para la producción de hormigón seco compactado con rodillo. Todo lo comentado lleva a la conclusión de que no existe ningún estudio en el que se combinen los siguientes cuatro elementos para la producción de hormigón seco compactado con rodillo: árido reciclado de hormigón, escoria siderúrgica granulada molida, escoria blanca de horno de cuchara y fibras metálicas y/o sintéticas.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.
El objeto de la invención es un hormigón sostenible de consistencia seca y su procedimiento de elaboración. El problema técnico a resolver es constituir los componentes del hormigón y establecer las etapas de elaboración de manera que se consiga un hormigón válido para su utilización en elementos estructurales según la normativa de aplicación, de alta resistencia y bajas retracción y fisuración.
A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a un hormigón sostenible de consistencia seca que comprende cemento Portland como primer conglomerante, áridos, agua y aditivos, como es conocido en el estado de la técnica. Caracteriza al hormigón el que comprende fibras metálicas y/o plásticas, escoria siderúrgica granulada molida como segundo conglomerante y escoria blanca de horno de cuchara como tercer conglomerante, los áridos comprenden árido reciclado de hormigón, siendo la totalidad de la fracción gruesa, la totalidad de la fracción media y la totalidad de la fracción fina del hormigón de dicho árido reciclado de hormigón. Es decir, la totalidad de la fracción gruesa, de la fracción media y de la fracción fina es de árido reciclado de hormigón, no hay fracciones gruesa, media o fina de otro tipo de árido, es decir, no se incorpora ningún árido natural, ya sea silíceo o calizo, a las fracciones gruesa, media o fina de árido.
Una ventaja del hormigón es que se consigue la maximización de la sostenibilidad de un producto tradicionalmente muy perjudicial para el medio ambiente. El hormigón seco compactado con rodillo con el que se fabrican, entre otros elementos, pavimentos y presas, precisa un vibrado muy energético, mediante las tradicionales “apisonadoras”, lo cual supone un gran consumo de energía y combustible. Las características que debe presentar este hormigón hacen que esta trabajabilidad no se pueda modificar, pero sí que es posible aumentar la sostenibilidad desde el punto de vista de su composición mediante la adición de subproductos a la mezcla, como son el árido reciclado de hormigón, la escoria siderúrgica granulada molida y la escoria blanca de horno de cuchara. Así, se contribuye a la reducción del cambio climático, favoreciéndose al mismo tiempo una economía más circular, con la consiguiente
reducción de huella de carbono y preservación del medio natural gracias a la disminución del vertido de residuos, del consumo de clínker y de las emisiones de CO2. Este último aspecto está asociado a la disminución de la producción de clínker de cemento al ser sustituido por conglomerantes alternativos (escoria siderúrgica granulada molida y escoria blanca de horno de cuchara).
Otra ventaja del hormigón es su alta resistencia inicial nada más ser compactado, sin necesidad de fraguado. Su resistencia a largo plazo (el valor normalizado se establece a 28 días) es muy elevada, de modo que sería válido para todas las aplicaciones de ingeniería de la construcción e ingeniería civil donde el empleo de este tipo de hormigón es habitual.
Otra ventaja del hormigón es que se minimiza la retracción (acortamiento) del hormigón y la fisuración asociada a este fenómeno gracias a la escoria blanca de horno de cuchara (con características expansivas) y las fibras. Las aplicaciones donde es de utilidad el hormigón seco compactado con rodillo precisan una fisuración mínima.
Otra ventaja del hormigón derivada de la resistencia mencionada es que es apto para aplicaciones en el ámbito de las infraestructuras, como los pavimentos, y en el ámbito de las grandes estructuras, para la elaboración de presas de cualquier tipo, ya sean de gravedad, de bóveda o de arco.
Asimismo, la invención se refiere a un procedimiento de elaboración de hormigón sostenible de consistencia seca como se ha expuesto, que comprende las siguientes etapas en secuencia:
-adición del 90 % en volumen del agua y la totalidad de áridos, entre los que se encuentran árido reciclado de hormigón, y conglomerantes, siendo cemento Portland un primer conglomerante, escoria siderúrgica granulada molida un segundo conglomerante, y escoria blanca de horno de cuchara un tercer conglomerante;
- primer mezclado;
- primer reposo;
- segundo mezclado
- adición del 10 % en volumen del agua y los aditivos;
- tercer mezclado;
- segundo reposo.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La invención es un hormigón sostenible de consistencia seca que comprende cemento Portland como primer conglomerante, áridos, agua y aditivos, fibras metálicas y/o plásticas, escoria siderúrgica granulada molida como segundo conglomerante y escoria blanca de horno de cuchara como tercer conglomerante, los áridos comprenden árido reciclado de hormigón, siendo la totalidad de la fracción gruesa, la totalidad de la fracción media y la totalidad de la fracción fina del hormigón de dicho árido reciclado de hormigón.
Opcionalmente comprende fracción polvo de una mezcla de arena caliza y silícea.
Una dosificación que se muestra como ventajosa es que el cemento Portland como primer conglomerante está entre el 40 % y el 55 % en volumen del total de conglomerantes, la escoria siderúrgica granulada molida como segundo conglomerante está entre el 35 % y el 45 % en volumen del total de conglomerantes, la escoria blanca de horno de cuchara como tercer conglomerante está entre el 10 % y el 15 % en volumen del total de conglomerantes. Es decir, los conglomerantes se complementan para llegar a la totalidad de conglomerantes en el hormigón. La suma de conglomerantes, primero, segundo y tercero, puede llegar a suponer entre el 10 % y el 10,5 % del volumen total de hormigón.
Otra opción ventajosa en la dosificación de las fracciones es que la fracción fina es entre el 15 % y el 20 % del volumen total de hormigón, la fracción media es entre el 20 % y el 25 % del volumen total de hormigón, la fracción gruesa es entre el 10 % y el 15 % del volumen total de hormigón. Adicionalmente, la fracción polvo puede ser entre el 15 % y el 25 % del volumen total de hormigón cuando es arena caliza y entre el 10 % y el 20 % del volumen total de hormigón cuando es arena silícea.
Otra opción ventajosa es que las fibras metálicas y/o plásticas son entre el 0,5 % y el 1,0 % del volumen total del hormigón.
Otra opción ventajosa es que el agua es entre el 5 % y el 15 % del volumen total de hormigón, los aditivos comprenden un aditivo plastificante y supone entre el 0,4 % y el 0,6 % del volumen total de hormigón.
Un detalle del hormigón es que la fracción polvo son partículas de tamaño menor o igual que 0,5 mm, la fracción fina son partículas de tamaño mayor que 0,5 mm y menor o igual que 4 mm, la fracción media son partículas de tamaño mayor que 4 mm y menor o igual que 12 mm, la fracción gruesa son partículas de tamaño mayor que 12 mm y menor o igual que 20 mm.
Otro detalle del hormigón es que la escoria siderúrgica granulada molida son partículas de tamaño hasta 0,01 mm.
Otro detalle del hormigón es que la escoria blanca de horno de cuchara son partículas de tamaño hasta 0,1 mm.
Otro detalle del hormigón es que las fibras metálicas y/o plásticas son partículas de longitud entre 10 mm y 50 mm y un diámetro equivalente entre 0,2 mm y 1 mm.
La invención es también el procedimiento de elaboración de hormigón sostenible de consistencia seca según se ha descrito en su manera más general más arriba, que comprende las siguientes etapas en secuencia:
-adición del 90 % en volumen del agua y la totalidad de áridos, entre los que se encuentran árido reciclado de hormigón, y conglomerantes, siendo cemento Portland un primer conglomerante, escoria siderúrgica granulada molida un segundo conglomerante, y escoria blanca de horno de cuchara un tercer conglomerante;
- primer mezclado;
- primer reposo;
- segundo mezclado;
- adición del 10 % en volumen del agua y los aditivos;
- tercer mezclado;
- segundo reposo.
Una opción ventajosa sobre los tiempos de mezclado y reposo es que cada etapa de
mezclado tiene una duración entre 1 minuto y 3 minutos, cada etapa de reposo tiene una duración entre 1 minuto y 2 minutos. En concreto, cada etapa de mezclado tiene una duración de 2 minutos, cada etapa de reposo tiene una duración de 1 minuto.
Siguiendo las proporciones mencionadas según el procedimiento citado se pueden obtener diversas mezclas para el hormigón sostenible de consistencia seca objeto de la invención. Todas las mezclas fueron de consistencia seca, con un asiento en el cono de Abrams inferior a 2 mm, según las especificaciones internacionales para la caracterización del hormigón seco compactado con rodillo (EN 206). Esto hizo que fuese necesario realizar el ensayo del consistómetro Vebe, evaluándose el asiento de la mezcla y su densidad tras ser sometida a vibración. Los valores de tiempo de vibrado en el consistómetro Vebe se encontraron entre 5 y 6 s, el asiento entre 4 y 5 cm y la densidad de la masa resultante entre 2,2 y 2,3 Mg/m3.
La resistencia a compresión de las mezclas a 1 día (edades tempranas) se encontró entre 40 y 45 MPa, mientras que los valores de resistencia a compresión a 28 días (edad normalizada) se encontraron entre 50 y 55 MPa.
Ejemplo
Se plantean como ejemplo dos mezclas, denominadas RCC-AH-M (fibras metálicas en un 0.7 % del volumen total de hormigón) y RCC-AH-P (fibras plásticas en un 0.7 % del volumen total de hormigón). Estas mezclas sirven solo como ejemplo ilustrativo, dependiendo los resultados de las características particulares de los materiales empleados: características del cemento Portland, del árido reciclado de hormigón, de los dos tipos de escorias utilizadas como conglomerante y de los áridos naturales.
La composición química del árido reciclado de hormigón (RCA), de la escoria siderúrgica granulada molida (GGBFS) y de la escoria blanca de horno de cuchara (LFS) se muestra en la Tabla 1 (expresado en %):
Tabla 1.Composición química árido reciclado de hormigón (RCA), escoria siderúrgica
granulada molida (GGBFS) y escoria blanca de horno de cuchara (LFS)
Las características de las fibras metálicas y plásticas empleadas se recogen en la Tabla 2:
Tabla 2. Caraclterísticas de las fibras emp eadas
La dosificación de las mezclas se muestra en Tabla 3:
Tabla 3. Dosificación de las mezclas (kg/m3)
Las propiedades en estado fresco se muestran en la Tabla 4 (entre paréntesis la clase de escurrimiento):
Tabla 4. Propiedades en es tado fresco
Las propiedades en estado endurecido que describen el comportamiento en estado endurecido se describen en la Tabla 5:
Tabla 5. Propiedac es en estado endurecido
Claims (15)
1. -Hormigón sostenible de consistencia seca que comprende cemento Portland como primer conglomerante, áridos, agua y aditivos, caracterizado por que comprende fibras metálicas y/o plásticas, escoria siderúrgica granulada molida como segundo conglomerante y escoria blanca de horno de cuchara como tercer conglomerante, los áridos comprenden árido reciclado de hormigón, siendo la totalidad de la fracción gruesa, la totalidad de la fracción media y la totalidad de la fracción fina del hormigón de dicho árido reciclado de hormigón.
2. -Hormigón según la reivindicación 1 que comprende fracción polvo de una mezcla de arena caliza y silícea.
3. -Hormigón según la reivindicación 1 en el que el cemento Portland como primer conglomerante está entre el 40 % y el 55 % en volumen del total de conglomerantes, la escoria siderúrgica granulada molida como segundo conglomerante está entre el 35 % y el 45 % en volumen del total de conglomerantes, la escoria blanca de horno de cuchara como tercer conglomerante está entre el 10 % y el 15 % en volumen del total de conglomerantes.
4. -Hormigón según la reivindicación 3 en el que la suma de los conglomerantes, primero, segundo y tercero, supone entre el 10 % y el 10,5 % del volumen total de hormigón.
5. -Hormigón según la reivindicación 1 en el que la fracción fina es entre el 15 % y el 20 % del volumen total de hormigón, la fracción media es entre el 20 % y el 25 % del volumen total de hormigón, la fracción gruesa es entre el 10 % y el 15 % del volumen total de hormigón.
6. -Hormigón según la reivindicación 2 en el que la fracción polvo es entre el 15 % y el 25 % del volumen total de hormigón cuando es arena caliza y entre el 10 % y el 20 % del volumen total de hormigón cuando es arena silícea.
7. -Hormigón según la reivindicación 1 en el que las fibras metálicas y/o plásticas son
entre el 0,5 % y el 1,0 % del volumen total del hormigón.
8. -Hormigón según la reivindicación 1 en el que el agua es entre el 5 % y el 15 % del volumen total de hormigón, los aditivos comprenden un aditivo plastificante y supone entre el 0,4 % y el 0,6 % del volumen total de hormigón.
9. -Hormigón según la reivindicación 2 en el que la fracción polvo son partículas de tamaño menor o igual que 0,5 mm, la fracción fina son partículas de tamaño mayor que 0,5 mm y menor o igual que 4 mm, la fracción media son partículas de tamaño mayor que 4 mm y menor o igual que 12 mm, la fracción gruesa son partículas de tamaño mayor que 12 mm y menor o igual que 20 mm.
10. -Hormigón según la reivindicación 1 en el que la escoria siderúrgica granulada molida son partículas de tamaño hasta 0,01 mm.
11. -Hormigón según la reivindicación 1 en el que la escoria blanca de horno de cuchara son partículas de tamaño hasta 0,1 mm.
12. -Hormigón según la reivindicación 1 en el que las fibras metálicas y/o plásticas son partículas de longitud entre 10 mm y 50 mm y un diámetro equivalente entre 0,2 mm y 1 mm.
13. -Procedimiento de elaboración de hormigón sostenible de consistencia seca según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende las siguientes etapas en secuencia:
- adición del 90 % en volumen del agua y la totalidad de áridos, entre los que se encuentran árido reciclado de hormigón, y conglomerantes, siendo cemento Portland un primer conglomerante, escoria siderúrgica granulada molida un segundo conglomerante, y escoria blanca de horno de cuchara un tercer conglomerante;
- primer mezclado;
- primer reposo;
- segundo mezclado;
- adición del 10 % en volumen del agua y los aditivos;
- tercer mezclado;
- segundo reposo.
14. -Procedimiento según la reivindicación 13 en el que cada etapa de mezclado tiene una duración entre 1 minuto y 3 minutos, cada etapa de reposo tiene una duración entre 1 minuto y 2 minutos.
15. -Procedimiento según la reivindicación 13 en el que cada etapa de mezclado tiene una duración de 2 minutos, cada etapa de reposo tiene una duración de 1 minuto.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202030881A ES2895755B2 (es) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | Hormigon sostenible de consistencia seca y su procedimiento de elaboracion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202030881A ES2895755B2 (es) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | Hormigon sostenible de consistencia seca y su procedimiento de elaboracion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2895755A1 ES2895755A1 (es) | 2022-02-22 |
| ES2895755B2 true ES2895755B2 (es) | 2022-06-27 |
Family
ID=80351211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202030881A Active ES2895755B2 (es) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | Hormigon sostenible de consistencia seca y su procedimiento de elaboracion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2895755B2 (es) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5195866B2 (ja) * | 2010-10-18 | 2013-05-15 | Jfeスチール株式会社 | スラグ硬化体の製造方法 |
| JP5851264B2 (ja) * | 2012-02-02 | 2016-02-03 | 鹿島建設株式会社 | 水硬性組成物 |
| JP6299711B2 (ja) * | 2014-09-10 | 2018-03-28 | Jfeスチール株式会社 | 転圧コンクリート舗装材 |
-
2020
- 2020-08-21 ES ES202030881A patent/ES2895755B2/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2895755A1 (es) | 2022-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hesami et al. | Mechanical properties of roller compacted concrete pavement containing coal waste and limestone powder as partial replacements of cement | |
| Lee et al. | Alkali-activated, cementless, controlled low-strength materials (CLSM) utilizing industrial by-products | |
| San-José et al. | The performance of steel-making slag concretes in the hardened state | |
| Åhnberg et al. | Stabilization of some Swedish organic soils with different types of binder | |
| ES2891675B2 (es) | Hormigón autocompactante con árido reciclado de hormigón y de baja retracción y su procedimiento de elaboración | |
| Özalp | Effects of electric arc furnace (EAF) slags on mechanical and permeability properties of paving stone, kerb and concrete pipes | |
| Xia et al. | Optimal utilization of low-quality construction waste and industrial byproducts in sustainable recycled concrete | |
| Chindaprasirt et al. | Reuse of recycled aggregate in the production of alkali-activated concrete | |
| KR101134221B1 (ko) | 바텀애쉬를 이용한 친환경 콘크리트 블록 조성물 | |
| KR100592781B1 (ko) | 바텀애쉬를 사용한 투수성 콘크리트 조성물 | |
| ES2895754B2 (es) | Hormigon siderurgico de consistencia seca y su procedimiento de elaboracion | |
| Melais et al. | Effects of coarse sand dosage on the physic-mechanical behavior of sand concrete | |
| ES2895755B2 (es) | Hormigon sostenible de consistencia seca y su procedimiento de elaboracion | |
| Johny et al. | Study of properties of sustainable concrete using slag and recycled concrete aggregate | |
| Chindaprasirt et al. | The properties and durability of high-pozzolanic industrial by-products content concrete masonry blocks | |
| Praveen Kumar et al. | Characteristics of SCC with fly ash and manufactured sand | |
| CN110194628B (zh) | 缓冲抗裂层、其制备方法、混凝土路面结构及其制备方法 | |
| CN112661456A (zh) | 一种沉管后浇带用混凝土配合比 | |
| JP2015009993A (ja) | 高強度モルタル組成物の製造方法 | |
| Geckil et al. | The usability of construction and demolition wastes stabilized using alkali activated fly ash as filler material | |
| Pimenov et al. | Use of metallurgical slags in mortar production | |
| Annal et al. | Experimental study on behaviour of high performance concrete using GGBS and M sand | |
| Ren et al. | The complete recycling of waste concrete to produce geopolymer concrete | |
| ES2891699A1 (es) | Hormigón autocompactante siderúrgico de alta resistencia y su procedimiento de elaboración | |
| ES2891677B2 (es) | Hormigón autocompactante con árido reciclado de hormigón y su procedimiento de elaboración |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2895755 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20220222 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2895755 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20220627 |