mwirth-epo/epo-nmt-datasets huggingface dataset:
Metodo secondo la rivendicazione 12, in cui detta fase di generare acqua osmotizzata comprende: - pompare acqua in detta almeno una unità a membrana osmotica (42, 42a, 42b) tramite una prima pompa (P4) interposta tra detti secondi mezzi filtranti (44) e detta almeno una unità a membrana osmotica (42, 42a).
Method according to claim 12, wherein said step of generating osmotic water comprises:- pumping water in said at least one osmotic membrane unit (42, 42a, 42b) by means of a first pump (P4) interposed between said second filtering means (44) and said at least one osmotic membrane unit (42, 42a). - pumping water in said at least one osmotic membrane unit (42, 42a, 42b) by means of a first pump (P4) interposed between said second filtering means (44) and said at least one osmotic membrane unit (42, 42a).
Il cemento è un legante idraulico, cioè una polvere inorganica finemente divisa che reagisce con l’acqua formando una pasta che coagula e indurisce per idratazione e, una volta indurita, mantiene la sua resistenza anche in acqua.
.Cement is a hydraulic binder, i.e. a finely divided inorganic powder that reacts with water forming a paste which coagulates and hardens by hydration, and once hardened, it maintains its resistance also under water.
La produzione di clinker Portland, e quindi di cemento convenzionale, è un grosso problema per l’ambiente a causa delle emissioni di anidride carbonica nell’atmosfera dovute alla reazione chimica coinvolta (decarbonatazione) e alla combustione del combustibile per raggiungere la temperatura richiesta dal processo che è condotto a circa 1400°C. Si stima che ciascuna tonnellata di clinker Portland causa la produzione di circa una tonnellata di CO2.
As a hydraulic binder, it is used to produce cementitious products such as mortar or concrete, capable of maintaining the necessary consistence as long as required for casting operation and able to reach, after given periods of time, predetermined mechanical resistance levels with long-term stability in terms of volume. .The production of Portland clinker, and hence conventional cements, is a big issue for the environment because of the emission of carbon dioxide into the atmosphere due to the chemical reaction involved (decarbonation) and to the combustion of the fuel to reach the temperature required to the process which is performed at about 1400 °C. It is estimated that each ton of Portland clinker results in the production of about one ton of CO2.
E’ quindi importunate trovare sostituti per il cemento Portland che abbiano un più basso contenuto di clinker introducendo nella composizione materiali aggiuntivi ma mantenendo le necessarie proprietà meccaniche e reologiche.
It is therefore important to find substitutes for Portland cement lowering the clinker content by introducing in the composition supplementary materials also maintaining adequate mechanical and rheological properties.
US 5,908,502 divulga un cemento Portland contente carbonato di calcio.
A candidate as an alternative material for at least partial substitution of Portland cement is calcium carbonate, also called limestone. .US 5,908,502 discloses limestone-filled Portland cement.
Il brevetto mostra che, scegliendo un carbonato di calcio avente una specifica granulometria, è possibile aggiungere sino al 20% in peso di carbonato di calcio e conservare all’incirca la stessa resistenza alla compressione.
The patent shows that, when selecting a limestone with a specific particle size, it is possible to add up to 20% limestone and maintain approximately the same compressive strength.
Lo standard EN 197-1 definisce 27 tipi diversi di cemento.
However, when reaching a level of 25% of limestone, there is a small but relevant decrease in strength. .The EN 197-1 standard defines 27 different types of cement.
CEM I (cemento Portland) è compost dal 95 al 100 wt % di clinker Portland e dallo 0-5 % in peso di componenti secondari.
CEM I (Portland cement) is defined as composed of 95 to 100 wt % Portland clinker and 0-5 wt % of minor components.
Il clinker Portland è preparato per reazione ad alta temperatura di una specifica miscela di materie prime (farina cruda, pasta o sospensione) contenenti elementi fondamentali, normalmente espressi come ossidi, CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 e piccole quantità di altri componenti.
Portland cement clinker is made by reacting at high temperature specified mixtures of raw materials (raw meal, paste or slurry) containing fundamental elements, usually expressed as oxides, CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3and small quantities of other compounds.
Il clinker Portland è un materiale idraulico consistente all’incirca di 2/3 in peso di silicati di calcio (3CaO · SiO2 and 2CaO · SiO2), essendo il rimanente terzo composto da materiali contenenti alluminio e ferro, e altri composti.
Portland cement clinker is a hydraulic material which approx. shall consist of at least two-thirds by mass of calcium silicates (3CaO · SiO2 and 2CaO · SiO2), the remainder consisting of aluminium and iron containing clinker phases and other compounds.
Il rapporto in peso (CaO)/(SiO2) non può essere inferiore a 2,0.
The ratio by mass (CaO)/(SiO2) shall be not less than 2,0.
EN 197-1 definisce due tipi di cemento comprendenti carbonato di calcio: CEM II/A-LL che è composto da 80-96 wt % di clinker e 6-20 wt % di carbonato di calcio, e CEM II/B-LL che è composto da 65-79 wt % di clinker e 21-35 wt % di carbonato di calcio.
The content of magnesium oxide (MgO) shall not exceed 5.0 wt %. .In the EN 197-1 two main types of Portland limestone cement are present: CEM II/A-LL which is composed of 80-96 wt % clinker and 6-20 wt % limestone, and CEM II/B-LL consisting of 65-79 wt % clinker and 21-35 wt % limestone.
Utilizzo di cariche a base di carbonato di calcio in ricette per malte o calcestruzzi appartiene allo stato dell’arte per l’ottenimento di specifiche prestazioni, quali ad esempio quelle dei calcestruzzi auto-compattanti.
All the remaining 25 types of cement do not include limestone as a component. .The inclusion of limestone filler in recipes for mortar and/or concrete belongs to the state of art to achieve targeted performance such as in the case of self-compacting concrete.
È stato sorprendentemente trovato che è possibile preparare una composizione per uso come cemento, avente un contenuto in carbonato di calcio di almeno il 60 % in peso, preferibilmente almeno il 70 % in peso, dal 5 al 40 % in peso di CEM I, preferibilmente dal 10 al 30 % in peso in cui la composizione presenta una resistenza a compressione uguale o superiore al 50 %, preferibilmente uguale o superiore al 60 % rispetto alla resistenza alla compressione del CEM I. Inoltre, è stato trovato che aggiungendo alla composizione uno o più polisaccaridi è possibile ridurre ulteriormente la perdita di prestazione della composizione per uso come cemento.
However, in concrete technology, cement and limestone are typically combined with a significant amount of fine and coarse mineral aggregates to increase the amount of fines. .It has been surprisingly found that it is possible to prepare a cementitious composition for use as a cement having a calcium carbonate content of at least 60 wt %, preferably at least 70 wt %, and from 0 to 40 % of CEM I, preferably from 5 to 30 wt %, more preferably from 10 to 25 wt % wherein the cementitious composition has a compressive strength equal to or higher than 50 %, preferably equal to or higher than 60 % of the compressive strength of CEM I. Furthermore, it has been found that by adding to the composition one or more polysaccharides it is possible to further reduce the loss of mechanical performance of the cementitious composition.
Risultati preliminari mostrano anche che l’addizione di uno o più polisaccaridi consente di eliminare completamente il cemento dalla composizione.
Preliminary results show that the addition of one or more polysaccharides also allows to completely eliminate cement from the composition.
In un primo modo di realizzazione dell’invenzione, viene realizzata una composizione comprendente carbonato di calcio in una quantità compresa tra il 60 e il 95 % in peso e CEM I in una quantità compresa tra 5 e 40 % in peso.
Thus, the composition according to the invention comprises from 60 to 99 wt % of calcium carbonate, from 0 to 40 wt % of cement and from 0.1 to 10 wt % of at least one polysaccharide. .In a first embodiment of the invention, it is disclosed a composition consisting of calcium carbonate in an amount comprised between 60 and 95 wt % and cement in an amount comprised between 5 and 40 wt %.
La composizione opzionalmente comprende almeno un polisaccaride, per esempio condroitina-4-solfato, carbossimetil cellulosa (CMC), alginato, dermatan solfato, destran solfato e simili.
The composition further comprises at least one polysaccharide, e.g. chondroitin-4-sulfate, carboxymethyl cellulose, alginate, dermatan sulfate, dextran sulfate, and the like.
Il polisaccaride è preferibilmente un composto polare, e comprende un gruppo funzionale polare, per esempio solfato e/o carbossile e/o fosfato, che si coordina agli ioni della struttura del carbonato di calcio.
The polysaccharide is preferably a polar compound, and comprises a polar functional group, e.g. sulfate and/or carboxyl and/or phosphate, which coordinate with the ions of the calcium carbonate structure.
In un secondo modo di realizzazione dell’invenzione, la composizione comprende dal 90 al 99 % di carbonato di calcio, dallo 0 al 5 % in peso di CEM I e dallo 0,1 al 10% in peso di almeno un polisaccaride, per esempio condroitina-4-solfato, carbossimetil cellulosa (CMC), alginato, dermatan solfato, destran solfato e simili.
The percentages are calculated based on the dry composition, i.e. water added to the composition is not counted for the calculation of the percentages. .In a second embodiment of the invention, the composition comprises from 900 to 99 wt % of calcium carbonate, from 0 to 5 wt % of CEM I and from 0.1 to 10 wt % of at least one polysaccharide, e.g. chondroitin-4-sulfate, carboxymethyl cellulose (CMC), alginate, dermatan sulfate, dextran sulfate, and the like. .Without being bound to any theory, it seems that the presence of a density of charge on the polymer positively influences the capability of the polysaccharide to interact with calcium carbonate and improve the mechanical properties of composition without or with very low amount of cement.
In un modo preferito di realizzazione dell’invenzione, il polisaccaride usato nella composizione secondo l’invenzione ha una carica media negativa per unità di saccaride di almeno 0.5, preferibilmente almeno 0,8, ancor più preferibilmente di almeno 1.
In a preferred embodiment, the polysaccharide used in the compositions according to the invention has an average negative charge per saccharide unit (DC) of at least 0.5, preferably at least 0.8, most preferably at least 1. .The molecular weight of the polysaccharide in both embodiments depends on the type of composition in which it is used and from the structure of the polymer.
Per esempio, condroitin solfato avente Mw compreso tra 10.000 e 30.000 è preferibilmente usato, tuttavia, è possibile usare anche condroitina depolimerizzata avente Mw fino a 5000.
For example, chondroitin sulfate having a Mw comprised between 10,000 and 30,000 is preferably used, however, also depolymerized chondroitin sulfate having Mw as low as 5000 can be used.
Per quanto riguarda gli alginati, Mw può variare tra 15.000 e 400.000.
Concerning alginates, Mw can vary between 15,000 and 400,000.
All’aumentare della quantità di cemento, diminuisce il peso molecolare dell’alginato usato.
The higher is the amount of cement, the lower will be the Mw of alginate.
Infatti, è stato osservato che la viscosità di una composizione comprendente cemento, carbonato di calcio e alginato aumenta rapidamente all’aumentare della quantità di cemento e, ad un certo livello di alginato, aumenta all’aumentare del peso molecolare dell’alginato.
In fact, it has been observed that the viscosity of a composition comprising cement, calcium carbonate and alginate increases sharply when the amount of cement is increased and, at a given level of alginate, it increases with the increase of the Mw of alginate. .On the other hand, when cement is present in a low amount, or it is not present, it is possible to use alginate having high Mw, preferably in combination with another polysaccharide, e.g. chondroitin sulfate.
Senza essere legati a nessuna teoria, si ritiene che nelle composizioni della presente invenzione, diversi polimeri svolgano ruoli diversi, ad esempio l'alginato aiuta a evitare la stratificazione di particelle con densità diverse, mentre altri polisaccaridi agiscono come leganti, producendo un aumento della resistenza alla compressione.
Without being bound to any theory, it is believed that in the compositions of the present invention, different polymers play different roles, e.g. alginate helps avoiding stratification of particles with different density, while other polysaccharides act as a binder, producing an increase in compressive strength. .In the present invention, different forms of calcium carbonate can be used.
Tutti gli esperimenti sono stati condotti con polvere di calcite, con dimensione delle particelle superiore a 100 mesh per oltre il 62% (misurazione eseguita tramite setacci), una densità di 0.168 g/ml, forma irregolare e dimensioni non omogenee delle particelle di carbonato di calcio che vanno da piccoli aggregati, inferiori a 1 µm, ad altri di lunghezza superiore a 20 µm (SEM).
All the experiments have been carried out with calcite powder, having particle size higher than 100 mesh for more than 62% (measurement performed through particle sieves), a density of 0.168 g/ml, irregular shape and non-homogeneous dimensions of calcium carbonate particles ranging from small aggregates, of less than 1 µm, to other of more than 20 µm lengths (SEM).
Tuttavia, altri tipi di carbonato di calcio con differenti dimensioni e forma delle particelle potrebbero essere usati nella presente invenzione.
However, other types of calcium carbonate with different particle size and shape might be used in the present invention. .The total amount of polysaccharides used in the composition varies from 0.1% to 10%.
Nelle composizioni non conteneti cemento, è possibile utilizzare una quantità totale di polisaccaridi di almeno 1%, preferibilmente dal 2 al 10% in peso, più preferibilmente dal 2.5 all'8% in peso.
In compositions containing o low amount of cement or not containing cement, it is possible to use a total amount of polysaccharides of at least 1%, preferably from 2 to 10 % by weight, more preferably from 2.5 to 8% by weight.
Preferibilmente, la composizione comprende dallo 0.1 al 2% in peso di un alginato e inoltre dall'1% al 5% di un secondo polisaccaride, ad esempio condroitin solfato o carbossimetilcellulosa.
Preferably, the composition comprises from 0.1 to 2 % by weight of an alginate, and additionally from 1 to 5 % of a second polysaccharide, e.g. chondroitin sulfate or carboxymethyl cellulose. .In all embodiments of the invention, a small amount of dispersant can be used.
I disperdenti, noti anche come superfluidificanti o riduttori di acqua, sono ampiamente utilizzati nelle miscele cementizie per migliorare le proprietà reologiche che si riferiscono alla consistenza iniziale e nel tempo.
Dispersants, also known as superplasticizers or water reducers, are used extensively in cementitious mixtures to improve the rheological properties that relate to the initial and over time consistence.
Come disperdente, tra gli altri, vengono comunemente usati l'etere policarbossilico (PCE) e il formaldeide naftalene solfonato (SNF).
As dispersant, amongst other, polycarboxylic ether (PCE) and sulphonated naphthalene formaldehyde (SNF) are commonly used.
Un disperdente disponibile in commercio per l'uso nella presente invenzione è ad esempio ViscoCrete®-430 P prodotto da Sika®.
A commercially available dispersant for use in the present invention is for example ViscoCrete®-430 P produced by Sika®.
La quantità di acqua utilizzata nella preparazione delle composizioni cementizie secondo l'invenzione può variare in base a diversi fattori, ad esempio la quantità di cemento presente, il possibile uso di un disperdente o di un superfluidificante, il tipo, la quantità e Mw del polisaccaride.
The dispersant or superplasticizer, when present, is preferably added in an amount comprised between 0.01 wt % and 1 wt %, preferably between 0.05 wt % and 0.5 wt %. .The amount of water used in the preparation of the cementitious compositions according to the invention can vary according to several factors, e.g. the amount of cement present, the possible use of a dispersant or a superplasticizer, the type, amount and Mw of polysaccharide.
L'invenzione è anche diretta ad un metodo per la preparazione di una composizione cementizia, comprendente le seguenti fasi: a) preparazione della miscela di carbonato e facoltativamente cemento; b) aggiunta di una quantità di acqua compresa tra il 10 e il 100% in base alla quantità della miscela secca a); c) miscelazione di acqua con la miscela di carbonato e facoltativamente cemento.
In general, the composition according to the invention is preferably prepared using an amount of water based on the total amount of cement + carbonate in the range from 10 wt % to 100 wt %, preferably from 12 wt % to 60 wt %, more preferably from 15 to 50 wt %, most preferably between 18 and 40 wt %. .The invention is also directed to a method for the preparation of a cementitious composition, comprising the following steps: a) preparing the mixture carbonate and optionally cement; b) adding an amount of water comprised between 10 and 100% based on the amount of the dry mixture a); c) mixing water and the mixture of carbonate and optionally cement.
Secondo un modo di realizzazione del metodo, l'acqua aggiunta nella fase b) comprende una quantità dallo 0.1 al 10% in peso in base alla quantità della miscela di a), di almeno un polisaccaride.
According to an embodiment of the method, the water added in step b) comprises an amount of 0.1 to 10 wt % based on the amount of the mixture of a), of the at least one polysaccharide.
Opzionalmente, l'acqua aggiunta nella fase b) comprende anche una quantità dallo 0.01% a 1% in peso, in base alla quantità della miscela di a), di un disperdente o superfluidificante.
Optionally, the water added in step b) also comprises an amount of 0.01 to 1 wt %, based on the amount of the mixture of a), of a dispersant or superplasticizer. .The first screening (Tab 1) was done using different polysaccharide solutions.
CaCO3 è stato introdotto in una soluzione di polisaccaridi con una concentrazione di polisaccaride compresa tra 0.1 e 120 mg/ml in funzione della solubilità del polisaccaride o del rapporto desiderato tra CaCO3, polisaccaridi e acqua.
CaCO3was introduced into a polysaccharide solution with a polysaccharide concentration ranging from 0.01 to 120 mg/ml in function of the solubility of polysaccharide or the desired ratio between CaCO3and polysaccharides and water.
Dopo agitazione per 3 minuti a temperatura ambiente, la pasta è stata versata in un disco di petri di 5 cm di diametro e 1 cm di altezza.
After stirring for 3 minutes at room temperature the paste was poured into a petri mould of 5 cm of diameter and 1 cm high.
La miscela è lasciata asciugare per due giorni.
The mixture is allowed to dry for two days.
I test di resistenza alla rottura sono stati eseguiti manualmente.
The resistance-to-rupture tests were carried out manually.
I valori empirici della resistenza meccanica sono stati descritti da un punteggio da 1 a 4 "+" riportato nell'ultima colonna della tabella 1.
The empirical values of mechanical resistance were described by a score from 1 to 4 "+" reported in the last column of the table 1.
Variando il polisaccaride e la percentuale di acqua nella miscela, i materiali secchi ottenuti hanno mostrato aspetto e compattezza diversi.
By varying polysaccharide and percentage of water in the mixture, the obtained dry materials displayed different appearance and compactness.
I campioni sono stati fatti con 36g di CaCO3per avere parallelepipedi con una base di 4cm x 2 cm e un'altezza di 3 cm.
As it is clear from table 1, the best results are obtained with those polysaccharides with a higher density of charge (DC).Table 1 Preparation of test-pieces with CaCO3 and different polysaccharidesChondroitin Na1.162%0,00452%2++salt6%0,01351%2+++Chondroitin H+ form1.14.56%0,01351%2++Alginic acid (70%)12%0,00652%2+Alginic Acid14.52%0,00752%2+Sodium alginate14.510%0,025200%5++++medium viscosity2%0,00550%2+++Xantan0.24.51%0,00150%2+LBG104.51%0,00150%2+Xantan + LBG (solubilized at T°C=60°)0.14.51%0,00150%2+Phosphated starch0.2610%0,01543%2++cross-linked CMC0.7610%0,02548%2++CMC DC 0.330.33610%0,02548%2+CMC DC 22.0610%0,02548%2++++2%0,00548%2+++Dermatan sulfate1.166%0,01351%2++Dextran sulfate1.566%0,01351%2++1LBG: Locust bean gum .A second set of experiments, summarized in table 2, was performed using CMC and sodium alginate.
Il CaCO3è stato miscelato con carbossimetil cellulosa con un grado di sostituzione di 2 (DS2 CMC) e alginato di sodio.
The test pieces were made with 36 g of CaCO3to have parallelepipeds with a base of 4 cm x 2 cm and a height of 3 cm.Table 2CMC DC 22000010%800.8+ +-highCMC DC 22000010%650.6+ +-mediumCMC DC 2200005%801.6+ +-highsodium alginate20000010%510.5+ + +-mediumsodium alginate2000002%361.7+ ++highsodium alginate8000010%1801.8+ +-very high*sodium alginate8000010%1001+ +-highsodium alginate800005%1002++-highsodium alginate8000010%780.8++-mediumsodium alginate250005%1503++ + +low .CaCO3was mixed with carboxymethyl cellulose with a density of charge of 2 (DC2 CMC) and sodium alginate.
DS 2, CMC e alginato interagiscono bene con il carbonato di calcio e sviluppano un impasto che una volta essiccato assume discrete proprietà meccaniche.
DC 2 CMC and alginate interact well with calcium carbonate and develop a paste that once dried assumes discrete mechanical properties.
Questi nuovi preparati hanno confermato la resistenza dei materiali ottenuti con alginato di sodio e CMC DS-2.
These new preparations confirmed the strength of the materials obtained with sodium alginate and CMC DC-2.
Il campione che appare più resistente è quello prodotto con alginato di sodio ad alto peso molecolare (200.000 Da).
The sample that appears more resistant was the one produced with sodium alginate of high molecular weight (200,000 Da).
La sua forma, tuttavia, era molto irregolare.
Its shape, however, was very irregular.
I campioni presentavano fessure e cavità dovute alla riduzione del volume dopo l'evaporazione dell'acqua (valutate “-“ nella colonna "forma" delle tabelle seguenti).
The test pieces presented fissures and cavities due to the volume reduction after water evaporation (evaluate - in the "shape" column of the following tables).
Ciò potrebbe dipendere dall'eccesso di acqua aggiunto alla formulazione per ottenere la completa dissoluzione dei polisaccaridi.
That could depend on the excess of water added to the formulation to obtain the complete dissolution of the polysaccharides.
Le prove sono state ripetute con campioni di forma diversa (base 7 cm x 4 cm, altezza 0.5 cm) contenenti 50 g di CaCO3, 2% di polimero e un contenuto ridotto di acqua.
Using an sodium alginate with lower molecular weight, it was possible to reduce the % of H2O obtaining a better shape. .The tests were repeated with test pieces of different shape (base 7 cm x 4 cm, height 0.5 cm) containing 50 g of CaC03, 2% of polymer and a reduced content of water.
La forma sottile consente un'evaporazione più rapida senza rotture o deformazioni.
The thin shape allows a quicker evaporation without cracks nor deformations.
La tabella 3 mostra le differenze tra i diversi preparati.
Table 3 shows the differences amongst different preparations.
I campioni formulati con alto alginato MW sono i più resistenti alle sollecitazioni di compressione.
The test pieces formulated with high MW sodium alginate is the most resistant to compressive stress.
Una prova con un poliacrilato di Mw 50000 è riportata come confronto.
A test with a polyacrylate of Mw 5000 is reported as a comparison.