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WO2015055879A1 - Composición de hormigón refractario - Google Patents

Composición de hormigón refractario Download PDF

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WO2015055879A1
WO2015055879A1 PCT/ES2014/070776 ES2014070776W WO2015055879A1 WO 2015055879 A1 WO2015055879 A1 WO 2015055879A1 ES 2014070776 W ES2014070776 W ES 2014070776W WO 2015055879 A1 WO2015055879 A1 WO 2015055879A1
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WO
WIPO (PCT)
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composition
proportion
concrete
composition according
aggregate
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/ES2014/070776
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English (en)
French (fr)
Inventor
Edouard GONZÁLEZ ROUBAUD
David PÉREZ OSORIO
Cristina PRIETO RÍOS
Isabel GIRBES CLARI
Luis Miguel ORDÓÑEZ BELLOC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Abengoa Solar New Technologies SA
Original Assignee
Abengoa Solar New Technologies SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abengoa Solar New Technologies SA filed Critical Abengoa Solar New Technologies SA
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Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
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    • 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
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a refractory concrete composition of low thermal conductivity and high strength. Likewise, the present invention relates to the process for obtaining said composition and its use as a structural concrete cladding for elements subjected to high temperatures that at the same time need to withstand structural compression stresses, such as nuclear reactors, tanks and storage tanks, foundations and ovens. Therefore, the present invention could be framed in the field of construction, in architectural and engineering works. STATE OF THE TECHNIQUE
  • insulating refractory materials used as insulators for use in high temperature applications (450-1700 ° C). These insulating refractory materials are mainly composed of aluminum and silica materials that allow to increase the thermal resistance of concrete at very high temperatures. In this sense, there is a composition comprising high and low density alumina and colloidal silica refractory material (ES2197180), but which is very expensive due to its content in aluminous materials.
  • compositions with excellent compression resistance such as a hydraulic cement composed of a portland cement, plaster, water and plasticizer, which allows reducing the demand for water (W01997038947), a concrete consisting mainly of portland cement, sand (silicon), and Glenium-106 that reaches a compressive strength of 100 MPa at 28 days (WO2006027645) or a projection concrete comprising Portland cement, aggregates with a size less than 2 mm, additives and water (W01999058465).
  • a hydraulic cement composed of a portland cement, plaster, water and plasticizer, which allows reducing the demand for water
  • a concrete consisting mainly of portland cement, sand (silicon), and Glenium-106 that reaches a compressive strength of 100 MPa at 28 days (WO2006027645)
  • a projection concrete comprising Portland cement, aggregates with a size less than 2 mm, additives and water (W01999058465).
  • the term "conventional or common cement” refers to that cement with a low alkali content that has a low chemical vulnerability and high compressive strength.
  • this type of cement mention, but not limited to, CEM I 42.5R / SR and CEM I 52.5R / SR cements, which refers to a Portland cement type I of high strength 42.5 MPa and 52.5 MPa respectively at 28 days with high initial resistance (R) and sulfate resistant (/ SR).
  • the term "light aggregates” refers to aggregates of a ceramic nature, preferably of the light expanded clay type, with a density of less than 2000 kg / m 3
  • Examples include, among others, expanded clay sand (EA) with a grain size of less than 4 mm (sand AE 0/4) and expanded clay gravel (AE) with a grain size of less than 10 mm (gravel AE 3/10).
  • EA expanded clay sand
  • AE expanded clay gravel
  • the densities indicated above for expanded clay give said clay the low weight characteristic, that is, the designation of light clay, characteristic that contributes to the final concrete conductivity being less than 0.45 W / mK as desired, thus obtaining a refractory concrete of low conductivity (insulator).
  • water reducing active dispersing agent refers to an additive capable of strongly reducing the water content of the composition without modifying the consistency. This additive makes the fresh concrete have better workability and pumpability properties.
  • fly ash type F refers, in the present invention, to that fly ash produced by calcining charcoal or Bituminous that contains less than 15% calcium carbonate (lime) and contains silica, aluminum and iron.
  • the term "effective water / cement ratio" or "a / c e fect ⁇ va” refers, in the present invention, to the ratio between the amount of water in the batch plus the amount of water contained in aggregates and additives, and the amount of cement of the kneaded. This relationship indicates the mechanical strength of concrete as it is related to its density.
  • the invention relates to the composition defined above, where the ratio a / c and date is from 0.49 to 0.71, more preferably from 0.65.
  • the invention relates to the composition defined above, which further comprises an aerator in a proportion less than 0.30% by mass with respect to the final composition, more preferably less than 0.10% by mass with respect to to the final composition.
  • the aerator is BASF Microair-100.
  • the invention relates to the composition defined above, wherein the cement is gray Portland cement of category CEM I 42.5 R or CEM I 52.5 R, preferably CEM I 52.5 R.
  • the invention relates to the composition defined above, where the cement is in a proportion between 430 and 550 kg / m 3 , more preferably 445 kg / m 3
  • the invention relates to the composition defined above, where the light aggregate is selected from expanded clays with densities of less than 2000 kg / m 3 , and preferably with densities of less than 1600 kg / m 3 .
  • the invention relates to the composition defined above, where the light aggregate is selected from expanded clay sand of grain size less than 4 mm and expanded clay gravel of grain size less than 10 mm.
  • fine aggregate means one with a grain size of less than 4 mm and "coarse aggregate” means one with a grain size of less than 1.2 mm.
  • sand in particular the expanded clay sand AE 0/4 can be defined as “fine aggregate”, since this term refers to aggregates with small grain size, in particular less than 4 mm.
  • gravel in particular expanded clay gravel AE 3/10 can be defined as "coarse aggregate", since this term refers to aggregates with grain size greater than fine aggregate, particularly with aggregate size grain less than 1, 2 mm.
  • the invention relates to the composition defined above, where the light aggregate is in a proportion between 650 and 850 kg / m 3 , more preferably 698 kg / m 3
  • the invention relates to the composition defined above, wherein the water reducing active dispersing agent is a concrete superplasticizer, more preferably of the type lignosulfonates, naphthalene sulfonates, melamine sulphonates or polycarboxylates.
  • the dispersing agent is in a proportion between 4.0 and 5.0 kg / m 3 , more preferably 4.5 kg / m 3 .
  • the invention relates to the composition defined above, where the fly ash is of type F.
  • the invention relates to the composition defined above, where the fly ash is in a proportion of between 80 and 120, more preferably in a proportion of 106 kg / m 3
  • the present invention relates to the procedure for obtaining the composition defined above, which comprises the steps of: a) measuring the humidity of the light aggregate and adjusting the amount of water and aggregate with respect to the final composition;
  • the humidity of the aggregates that form the light aggregate must be measured beforehand so that, if necessary, adjust or correct the dosage of the final composition by redosing aggregates and water in the mixture.
  • the humidity of the aggregates is determined by burning aggregates or hygrometric balances of a previous sample.
  • the process described above further comprises a step e) of adding an aerator, after step d) of adding the coarse aggregate.
  • the invention relates to the method of obtaining the composition defined above, where the kneading device is selected from a planetary vertical mixer or a concrete mixer, a concrete mixer truck and a concrete plant.
  • the third aspect of the present invention relates to the use of the composition described above as structural concrete cladding, preferably as cladding of structural concrete of containment structures, more preferably as structural concrete cladding of nuclear reactors, industrial facilities subjected to high temperatures , storage tanks and tanks, foundations or furnaces, even more preferably as a structural concrete coating of a thermal storage tank of a pressurized fluid.
  • the last aspect of the present invention relates to a thermal storage tank of a pressurized fluid, either liquid or gas, comprising an external layer of post-tensioned concrete with a characteristic resistance greater than 50 MPa and an internal layer of refractory concrete that It acts as a thermal barrier between the fluid and the post-tensioned concrete, characterized in that the inner layer is composed of the composition of the invention described above.
  • Fig. 1 Vertical section and side view of the accumulator tank of example 3.
  • Fig. 2 Cross section of 90 ° made to the accumulator tank of example 3.
  • Table 1 shows a composition of the concrete of the invention without aeration.
  • Table 1 Example of the composition of the concrete of the invention.
  • the density of the aggregates must be between 500 and 2000 kg / m 3 , and more preferably between 1000 and 1600 kg / m 3 .
  • the BASF Glenium C303-SCC superplasticizer has been used.
  • fly ash As for fly ash, one of type F has been used.
  • the Abrams settlement or cone test has been carried out, according to the specifications of the UNE EN 12350-2: 2006 standard (AENOR 2006). This test is used to determine the consistency of the mixture at the time of concrete pouring. It also allows to check the homogeneity of the concrete through the segregation of the mixture.
  • Example 2 Composition of concrete with aerator
  • the following table 7 shows another concrete dosage of the invention together with the amounts of materials used.
  • Table 8 Properties of the composition of the invention
  • the mixture of the refractory concrete is manufactured in a kneading device.
  • the superplasticizer additive is added to the water.
  • Cement, fly ash and fine aggregate are added in that order.
  • the coarse aggregate and the aerating additive are added.
  • Example 3 Use of the composition of the invention as a structural concrete coating of a thermal storage tank of a pressurized fluid.
  • composition of the invention of examples 1 or 2 that is with or without aeration, can be used as a structural concrete siding for the manufacture of a thermal storage tank.
  • a tank like the one described in the Spanish patent application with application number P201200796, with application date August 6, 2012. It is a cylindrical steam accumulator tank consisting of two layers, an outer layer of post-tensioned concrete and an inner layer of refractory concrete.
  • Figure 1 shows the vertical section of a steam accumulator comprising the concrete composition of the invention.
  • This cylindrical shape has two semi-ellipsoids at its ends, the semi-ellipsoidal body of post-tensioned concrete (3) and the semi-ellipsoidal body of a refractory concrete composed of the composition of the invention, particularly that of examples 1 or 2, (4) , so that it allows a better distribution of the tensions generated by the pressure and the temperature inside the accumulator as well as minimizing the loss of useful volume with respect to the spherical cap.
  • Figure 2 shows the 90 ° cross section made to the concrete accumulator where the post-tensioned concrete base (5) can be seen.

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Abstract

Composición de hormigón refractario de baja conductividad térmica y elevada resistencia, procedimiento de obtención y uso como revestimiento de hormigón estructural de elementos sometidos a elevadas temperaturas que necesitan al mismo tiempo soportar esfuerzos estructurales de compresión, tales como reactores nucleares, depósitos y tanques de almacenamiento, cimentaciones y hornos.

Description

COMPOSICIÓN DE HORMIGÓN REFRACTARIO
DESCRIPCIÓN La presente invención se refiere a una composición de hormigón refractario de baja conductividad térmica y elevada resistencia. Asimismo, la presente invención se refiere al procedimiento de obtención de dicha composición y a su uso como revestimiento de hormigón estructural de elementos sometidos a elevadas temperaturas que necesitan al mismo tiempo soportar esfuerzos estructurales de compresión, tales como reactores nucleares, depósitos y tanques de almacenamiento, cimentaciones y hornos. Por tanto, la presente invención se podría encuadrar en el campo de la construcción, en obras de arquitectura e ingeniería. ESTADO DE LA TÉCNICA
Actualmente existen hormigones refractarios utilizados como aislantes de uso en aplicaciones de alta temperatura (450-1700°C). Estos materiales refractarios aislantes están principalmente compuestos por materiales de aluminio y de sílice que permiten aumentar la resistencia térmica del hormigón a muy altas temperaturas. En este sentido existe una composición que comprende material refractario de alta y baja densidad de alúmina y sílice coloidal (ES2197180), pero que por su contenido en materiales aluminosos resulta muy costoso.
Por otra parte, actualmente se encuentran composiciones con excelente resistencia a la compresión como son un cemento hidráulico compuesto por un cemento portland, yeso, agua y plastificante, que permite reducir la demanda de agua (W01997038947), un hormigón constituido principalmente por cemento portland, arena (silicio), y Glenium-106 que alcanza una resistencia a compresión de 100 MPa a 28 días (WO2006027645) o un hormigón proyectable que comprende cemento portland, áridos con un tamaño inferior a 2 mm, aditivos y agua (W01999058465). Sin embargo, ninguna de estas composiciones es refractaria.
Por todo ello, sería deseable disponer de una composición de hormigón de baja conductividad térmica y elevada resistencia a la compresión, cuyo coste (inferior al de los hormigones del estado del arte con contenido en alúmina) permita su utilización en aplicaciones comerciales.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención resuelve los problemas mencionados en el estado de la técnica proporcionando una composición de hormigón refractario con las siguientes propiedades:
- conductividad térmica inferior a 0,45 W/mK;
- resistencia a compresión a 90 días superior a 20 MPa y de resistencia a la tracción superior a 1 MPa; y
- resistencia sin degradación a temperaturas de hasta 450°C;
- consistencia mínima fluida, cono mayor a 10 cm, para poder ser bombeable; y
- ser ligero.
El primer aspecto de la invención se refiere a una composición caracterizada porque comprende:
• al menos un cemento convencional en una proporción de 400 a 700 kg/m3;
• un árido ligero, que consiste en arena y grava, en una proporción de 500 a 850 kg/m3;
• al menos un agente dispersante activo reductor del agua en una proporción de 2 a 10 kg/m3;
• ceniza volante en una proporción de 50 a 200 kg/m3; y
• agua en una proporción de 100 a 350 kg/m3, y donde la relación a/cefect¡va es de 0,45 a 0,75.
En la presente invención, el término "cemento convencional o común" se refiere a aquel cemento con un bajo contenido en álcalis que presenta una baja vulnerabilidad química y una alta resistencia a la compresión. Como ejemplos de este tipo de cementos mencionar, aunque sin limitarse a los mismos, cementos CEM I 42,5R/SR y CEM I 52,5R/SR, que se refiere a un cemento Portland tipo I de alta resistencia 42,5 MPa y 52,5 MPa respectivamente a 28 días con resistencia inicial elevada (R) y resistente a los sulfatos (/SR).
A lo largo de la presente invención el término "áridos ligeros" se refiere a áridos de naturaleza cerámica, preferiblemente del tipo arcilla expandida ligera, con una densidad menor de 2000 kg/m3 Ejemplos incluyen entre otros, arena de arcilla expandida (AE) con un tamaño de grano inferior a 4 mm (arena AE 0/4) y grava de arcilla expandida (AE) con un tamaño de grano inferior a 10 mm (grava AE 3/10). Las densidades anteriormente indicadas para la arcilla expandida aportan a dicha arcilla la característica de bajo peso, es decir, la denominación de arcilla ligera, característica que contribuye a que la conductividad del hormigón final sea inferior a 0,45 W/mK según lo deseado, obteniendo así un hormigón refractario de baja conductividad (aislante).
En la presente invención, el término "agente dispersante activo reductor del agua" se refiere a un aditivo capaz de reducir fuertemente el contenido en agua de la composición sin modificar la consistencia. Este aditivo hace que el hormigón fresco presente mejores propiedades de trabajabilidad y bombeabilidad.
El término "ceniza volante de tipo F" se refiere, en la presente invención, a aquella ceniza volante producida por calcinación del carbón antracítico o bituminoso que contiene menos de un 15% de carbonato cálcico (cal) y contiene sílice, aluminio y hierro.
El término "relación agua/cemento efectiva" o "a/cefect¡va" se refiere, en la presente invención, al cociente entre la cantidad de agua de la amasada más la cantidad de agua que contienen los áridos y aditivos, y la cantidad de cemento de la amasada. Esta relación indica la resistencia mecánica del hormigón al estar relacionada con su densidad. En una realización preferida, la invención se refiere a la composición definida anteriormente, donde la relación a/cefect¡va es de 0,49 a 0,71 , más preferiblemente de 0,65.
En otra realización preferida, la invención se refiere a la composición definida anteriormente, que además comprende un aireante en una proporción menor de 0,30 % en masa con respecto a la composición final, más preferiblemente menor a 0, 10% en masa con respecto a la composición final.
En otra realización preferida, el aireante es Microair-100 de BASF.
En otra realización preferida, la invención se refiere a la composición definida anteriormente, donde el cemento es cemento Portland gris de categoría CEM I 42,5 R o CEM I 52,5 R, preferiblemente CEM I 52,5 R. En otra realización preferida, la invención se refiere a la composición definida anteriormente, donde el cemento está en una proporción de entre 430 y 550 kg/m3, más preferiblemente de 445 kg/m3
En otra realización preferida, la invención se refiere a la composición definida anteriormente, donde el árido ligero se selecciona de entre arcillas expandidas con densidades menores de 2000 kg/m3, y preferiblemente con densidades menores de 1600 kg/m3. En otra realización preferida, la invención se refiere a la composición definida anteriormente, donde el árido ligero se selecciona de entre arena de arcilla expandida de tamaño de grano inferior a 4 mm y grava de arcilla expandida de tamaño de grano inferior a 10 mm.
En la presente invención se entiende como "árido fino" aquel con tamaño de grano inferior a 4 mm y como "árido grueso" aquel con tamaño de grano inferior a 1 1 ,2 mm. En la presente invención, la arena, en particular la arena de arcilla expandida AE 0/4 se puede definir como "árido fino", ya que este término se refiere a áridos con tamaño de grano pequeño, en particular inferior a 4 mm.
En la presente invención, la grava, en particular grava de arcilla expandida AE 3/10 se puede definir como "árido grueso", ya que este término se refiere a áridos con tamaño de grano mayor que el árido fino, en particular con tamaño de grano inferior a1 1 ,2 mm.
En otra realización preferida, la invención se refiere a la composición definida anteriormente, donde el árido ligero está en una proporción de entre 650 y 850 kg/m3, más preferiblemente de 698 kg/m3
En otra realización preferida, la invención se refiere a la composición definida anteriormente, donde el agente dispersante activo reductor de agua es un superplastificante de hormigón, más preferiblemente del tipo lignosulfonatos, naftalen sulfonatos, melamina sulfonatos o policarboxilatos.
Aún más preferiblemente el agente dispersante está en una proporción de entre 4,0 y 5,0 kg/m3, más preferiblemente de 4,5 kg/m3. En otra realización preferida, la invención se refiere a la composición definida anteriormente, donde la ceniza volante es de tipo F. En otra realización preferida, la invención se refiere a la composición definida anteriormente, donde la ceniza volante está en una proporción de entre 80 y 120, más preferiblemente en una proporción de 106 kg/m3 En un segundo aspecto, la presente invención se refiere al procedimiento de obtención de la composición definida anteriormente, que comprende las etapas de: a) medir la humedad del árido ligero y ajustar la cantidad de agua y árido con respecto a la composición final;
b) adicionar, en el orden descrito, el agua, el agente dispersante activo reductor del agua, el cemento convencional y la ceniza volante a un dispositivo de amasado;
c) adicionar el árido fino o arena a la mezcla obtenida en b); y
d) adicionar el árido grueso o grava sobre la mezcla obtenida en c);
Antes de proceder con la preparación de la composición del hormigón de la invención se ha de medir la humedad de los áridos que forman el árido ligero (arena y grava) previamente para poder, en caso de ser necesario, ajustar o corregir la dosificación de la composición final redosificando los áridos y el agua en la mezcla.
La humedad de los áridos se determina mediante quema de áridos o balanzas higrométricas de una muestra previa.
Si cualquiera de las fracciones de áridos ligeros, es decir, si la fracción de árido fino o la fracción de árido grueso tuviera humedad, el exceso de la misma se ha de descontar de la cantidad de agua total necesaria para obtener la composición de la invención. En caso de que ambas fracciones tuvieran humedad, la suma de ambas se ha de descontar de la cantidad de agua total necesaria para obtener la composición de la invención. Esta cantidad de agua descontada ha de ser sustituida por más árido en la misma cantidad, fino o grueso respectivamente, hasta obtener la cantidad de agua y áridos mencionada para obtener la composición de la invención para su uso como hormigón.
En una realización preferida, el procedimiento descrito anteriormente además comprende una etapa e) de adición de un aireante, tras la etapa d) de adición del árido grueso. En otra realización preferida, la invención se refiere al procedimiento de obtención de la composición definida anteriormente, donde el dispositivo de amasado se selecciona de entre una amasadora planetaria de eje vertical o una hormigonera, un camión hormigonera y una planta de hormigón. El tercer aspecto de la presente invención se refiere al uso de la composición descrita anteriormente como revestimiento de hormigón estructural, preferiblemente como revestimiento del hormigón estructural de estructuras de contención, más preferiblemente como revestimiento de hormigón estructural de reactores nucleares, instalaciones industriales sometidas a altas temperaturas, depósitos y tanques de almacenamiento, cimentaciones u hornos, aún más preferiblemente como revestimiento de hormigón estructural de un tanque de almacenamiento térmico de un fluido presurizado.
El último aspecto de la presente invención se refiere a un tanque de almacenamiento térmico de un fluido presurizado, ya sea líquido o gas, que comprende una capa externa de hormigón postensado con una resistencia característica superior a 50 MPa y una capa interna de hormigón refractario que actúa como barrera térmica entre el fluido y el hormigón postensado, caracterizado porque la capa interna está compuesta por la composición de la invención descrita anteriormente.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Fig. 1 : Sección vertical y vista lateral del tanque acumulador del ejemplo 3.
Fig. 2: Corte transversal de 90° realizado al tanque acumulador del ejemplo 3.
EJEMPLOS Ejemplo 1 : Composición de hormigón sin aireante
La siguiente tabla 1 muestra una composición del hormigón de la invención sin aireante. Tabla 1 : Ejemplo de la composición del hormigón de la invención.
%,
Componentes kg/m3 Procedencia Tipo
masa
Cemento CEM l-52,5-R 432 31 ,3 La Unión Cemento
Andorra
Ceniza Volante 103 7,5 Adición
(Teruel)
Superplastificante Glenium
4,37 0,3 BASF Aditivo C303 SCC
Arcilla Expandida
Arena AE 0/4 Arlita 474 34,3 Arciresa
Ligera
Gravilla AE 3/10 Arlita 204 14,8 Arciresa Arcilla Expandida Ligera
Agua 163 1 1 ,8 — —
En cuanto a los áridos, se utiliza una arcilla expandida con dos granulometrías diferentes. La siguiente tabla 2 muestra los principales parámetros de estos áridos en función de la granulometría. Para conseguir la conductividad térmica requerida, la densidad de los áridos debe estar entre 500 y 2000 kg/m3, y más preferiblemente entre 1000 y 1600 kg/m3.
Tabla 2: Requisitos
Figure imgf000010_0001
Siendo pSSd la densidad del árido saturado superficialmente seco o como densidad aparente y pr la densidad relativa del árido. La diferencia entre ambas se expresa como el grado o porcentaje de absorción de agua que admite el árido.
En cuanto a los aditivos, se ha recurrido al superplastificante Glenium C303- SCC de BASF.
En cuanto a la ceniza volante, se ha utilizado una de tipo F.
La siguiente tabla 3 muestra algunos resultados de diferentes amasadas realizadas de prueba. Tabla 3: Amasadas ensayadas
Figure imgf000011_0001
Se constata que el uso de adiciones como la ceniza volante mejora la interfase de contacto del árido con la mezcla agua-cemento, la trabajabilidad del hormigón, y aumenta la resistencia a compresión.
Se han validado los valores de resistencia a compresión, resistencia a la tracción y conductividad térmica según ensayos normalizados.
En cuanto a la caracterización en estado fresco del hormigón refractario, se ha realizado el ensayo de asentamiento o cono de Abrams, según las especificaciones de la normativa UNE EN 12350-2:2006 (AENOR 2006). Este ensayo sirve para determinar la consistencia de la mezcla en el momento del vertido del hormigón. Además permite comprobar la homogeneidad del hormigón a través de la segregación de la mezcla.
En cuanto a la caracterización en estado endurecido del hormigón refractario, se han realizado ensayos de resistencia a compresión de probetas cilindricas, según la normativa UNE 12390-3:2001 (AENOR 2001 ). Los resultados se muestran en la siguiente tabla 4.
Tabla 4: Resistencia a la compresión (MPa)
Figure imgf000012_0001
Se han realizado también ensayos de resistencia a la tracción indirecta de probetas cilindricas UNE 12390-6:2010 (AENOR 2010) así como de conductividad térmica. Los resultados de los ensayos a tracción indirecta se muestran en la siguiente tabla 5.
Tabla 5: Resistencia a la tracción indirecta (MPa)
Resistencia Tracción Indirecta
(MPa)
Am.1 1 ,58
Am.2 1 ,57 Para los ensayos de conductividad térmica, se han realizado mediciones de la conductividad tanto a temperatura ambiente (método A) según la aplicación de la norma UNE EN 12667, como a 150°C y 250°C (método B). Los resultados de conductividad térmica se muestran en la tabla 6.
Tabla 6: Conductividad térmica (W/mK)
Figure imgf000013_0001
Ejemplo 2: Composición de hormigón con aireante
La siguiente tabla 7 muestra otra dosificación de hormigón de la invención junto con las cuantías de materiales empleados.
Tabla 7: Ejemplo de composición del hormigón de la invención
Amasada 1 Amasada 2 Amasada 3
Componentes kg/ma % kg/ma % kg/ma % masa masa masa
Cemento CEM I- 445 29,03% 445 29,03% 445 29,03% 52,5-R
Ceniza Volante tipo 106 6,92% 106 6,92% 106 6,92% F
Superplastificante 4,5 0,29% 4,5 0,29% 4,5 0,29% Glenium C303 SCC
Arena AE 0/4 Arlita 488 31 ,84% 488 31 ,84% 488 31 ,84%
Gravilla AE 3/10 210 13,7% 210 13,7% 210 13,7% Arlita
Agua 279 18,2% 279 18,2% 279 18,2%
Aireante Microair- 0,33 0,02% 0,67 0,04% 1 ,34 0,09% 100
La siguiente tabla 8 muestra algunos resultados de diferentes amasadas realizadas de prueba: Tabla 8: Propiedades de la composición de la invención
Figure imgf000014_0001
Se han validado los valores de resistencia a compresión y conductividad térmica según ensayos normalizados. Para conseguir este hormigón refractario con las propiedades deseadas, tanto de las composiciones de los ejemplos 1 y 2, se debe seguir el método de fabricación que se describe a continuación: Se realiza en primer lugar una medición de la humedad contenida en los áridos para poder, en caso de ser necesario, ajusfar o corregir la dosificación del hormigón refractario redosificando los áridos y el agua en la mezcla.
Una vez corregida la humedad de los áridos, se procede a fabricar la mezcla del hormigón refractario en un dispositivo de amasado.
En primer lugar, se le añade al agua el aditivo superplastificante. Se añade a continuación el cemento, las cenizas volantes y el árido fino en ese orden. Una vez conseguida la consistencia deseada, se adiciona el árido grueso y el aditivo aireante.
Ejemplo 3: Uso de la composición de la invención como revestimiento de hormigón estructural de un tanque de almacenamiento térmico de un fluido presurizado.
La composición de la invención de los ejemplos 1 o 2, es decir con o sin aireante, se pueden utilizar como revestimiento de hormigón estructural para la fabricación de un tanque de almacenamiento térmico. Como ejemplo de realización preferido presentamos un tanque como el descrito en la solicitud de patente española con número de solicitud P201200796, con fecha de solicitud 6 Agosto de 2012. Es un tanque cilindrico acumulador de vapor que está formado por dos capas, una capa externa de hormigón postensado y una capa interior de hormigón refractario.
La Figura 1 muestra la sección vertical de un acumulador de vapor que comprende la composición de hormigón de la invención. En él se pueden apreciar la doble capa formada por el cuerpo cilindrico de hormigón postensado (1 ) en su parte exterior y el cuerpo cilindrico de un hormigón refractario compuesto por la composición de la invención, particularmente la de los ejemplos 1 o 2, (2) en su cara interna. Esta forma cilindrica cuenta con dos semi-elipsoides en sus extremos, el cuerpo semielipsoidal de hormigón postensado (3) y el cuerpo semielipsoidal de un hormigón refractario compuesto por la composición de la invención, particularmente la de los ejemplos 1 o 2, (4), de forma que permite una mejor repartición de las tensiones generadas por la presión y la temperatura del interior del acumulador así como minimizar la pérdida de volumen útil con respecto al casquete esférico.
La Figura 2 muestra el corte transversal de 90° realizado al acumulador de hormigón donde se aprecia la base de hormigón postensado (5).

Claims

REIVINDICACIONES
1 . - Composición caracterizada porque comprende:
• al menos un cemento convencional en una proporción de 400 a 700 kg/m3;
• un árido ligero, que consiste en arena y grava, en una proporción de 500 a 850 kg/m3;
• al menos un agente dispersante activo reductor del agua en una proporción de 2 a 10 kg/m3;
• ceniza volante en una proporción de 50 a 200 kg/m3; y
• agua en una proporción de 100 a 350 kg/m3,
donde la relación a/cefect¡va es de 0,45 a 0,75.
2. - La composición, según la reivindicación 1 , donde la relación a/cefect¡va es 0,49 a 0,71 .
3. - La composición, según la reivindicación 2, donde la relación a/cefect¡va es 0,65.
4. - La composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que además comprende un aireante en una proporción menor de 0,3 % en masa con respecto a la composición final.
5. - La composición, según la reivindicación 4, donde el aireante está en una proporción menor al 0, 1 % en masa con respecto a la composición final.
6. - La composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el cemento se selecciona de cemento Portland gris de categoría CEM I 42,5 R o CEM I 52,5 R.
7. - La composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el cemento está en una proporción de entre 430 y 550 kg/m3.
8. - La composición, según la reivindicación 7, donde el cemento está en una proporción de 445 kg/m3
9. - La composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde el árido ligero se selecciona de entre arcillas expandidas con densidades menores de 2000 kg/m3,
10. - La composición, según la reivindicación 9, donde el árido ligero se seleccionan de entre arcillas expandidas con densidades menores de 1600 kg/m3.
1 1 . - La composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde el árido ligero es arena de arcilla expandida de tamaño de grano inferior a 4 mm y grava de arcilla expandida de tamaño de grano inferior a 10 mm.
12. - La composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 1 , donde el árido ligero está en una proporción de entre 650 y 850 kg/m3.
13. - La composición, según la reivindicación 12, donde el árido ligero está en una proporción de 698 kg/m3.
14. - La composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, donde el agente dispersante activo reductor de agua es un superplastificante de hormigón.
15. - La composición, según la reivindicación 14, donde el superplastificante está en una proporción de entre 4,0 y 5,0 kg/m3.
16. - La composición, según la reivindicación 15, donde el superplastificante está en una proporción de 4,5 kg/m3.
17. - La composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, donde la ceniza volante es de tipo F.
18.- La composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, donde la ceniza volante está en una proporción de entre 80 y 120 kg/m3
19.- La composición, según la reivindicación 18, donde la ceniza volante está en una proporción de 106 kg/m3.
20. - Procedimiento de obtención de la composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, que comprende las etapas de: a) medir la humedad del árido ligero y ajustar la cantidad de agua y árido con respecto a la composición final;
b) adicionar, en el orden descrito, el agua, el agente dispersante activo reductor del agua, el cemento convencional y la ceniza volante a un dispositivo de amasado;
c) adicionar el árido fino a la mezcla obtenida en b); y
d) adicionar el árido grueso sobre la mezcla obtenida en c);
21 . - El procedimiento según la reivindicación 20, que además comprende una etapa e) de adición de un aireante, tras la etapa d) de adición del árido grueso.
22. - El procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 20 ó 21 , donde el dispositivo de amasado se selecciona de entre una amasadora planetana de eje vertical, un camión hormigonera o una planta de hormigón.
23. - Uso de la composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 como revestimiento de hormigón estructural.
24. Uso de la composición, según la reivindicación 23, como revestimiento del hormigón estructural de estructuras de contención.
25. Uso de la composición, según la reivindicación 24, como revestimiento del hormigón estructural de reactores nucleares, instalaciones industriales sometidas a altas temperaturas, depósitos y tanques de almacenamiento, cimentaciones y hornos.
26. Uso de la composición, según la reivindicación 25, como revestimiento de hormigón estructural de un tanque de almacenamiento térmico de un fluido presurizado.
27. Tanque de almacenamiento térmico de un fluido presurizado, ya sea líquido o gas, que comprende una capa externa de hormigón postensado con una resistencia característica superior a 50 MPa y una capa interna de hormigón refractario que actúa como barrera térmica entre el fluido y el hormigón postensado, caracterizado porque la capa interna está compuesta por la composición descrita según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.
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