CEMENT-REDUCED CONSTRUCTION COMPOSITION

• Main Authors: SACHSENHAUSER, Bernhard, BANDIERA, Massimo, SCHWESIG, Peter
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 03.03.2022
• Subjects: ARTIFICIAL STONE; CEMENTS; CERAMICS; CHEMISTRY; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDINGMATERIALS; CONCRETE; LIME, MAGNESIA; METALLURGY; REFRACTORIES; SLAG; TREATMENT OF NATURAL STONE

A cement-reduced construction composition comprises a) a cementitious binder comprising one or more calcium silicate mineral phases and one or more calcium aluminate mineral phases, and having a Blaine surface area of at least 3800 cm2/g, in an amount of 180 to 400 kg per m³ of the freshly mixed construction composition; b) a fine material having a Dv90 of less than 200 µm, selected from alkali-activatable binders, rock powders and inorganic pigments, or mixtures thereof, in a total amount of 20 to 200 parts by weight, relative to 100 parts by weight of cementitious binder a); c) optionally, an extraneous aluminate source; d) a sulfate source; and e) a polyol in an amount of 0.3 to 2.5 wt.-%, relative to the amount of cementitious binder a). The composition contains available aluminate, calculated as Al(OH)4-, from the calcium aluminate mineral phases plus the optional extraneous aluminate source, per 100 g of cementitious binder a), in a total amount of at least 0.08 mol, if the amount of cementitious binder a) is in the range of 180 to less than 220 kg per m³ of the freshly mixed composition, at least 0.06 mol, if the amount of cementitious binder a) is in the range of 220 to less than 280 kg per m³ of the freshly mixed composition, and at least 0.05 mol, if the amount of cementitious binder a) is 280 kg or more per m³ of the freshly mixed composition; and the molar ratio of total available aluminate to sulfate is 0.4 to 2.0. The construction composition further comprises f) an ettringite formation controller comprising (i) glyoxylic acid, a glyoxylic acid salt and/or a glyoxylic acid derivative; and (ii) at least one of (ii-a) a borate source and (ii-b) a carbonate source, wherein the carbonate source is selected from inorganic carbonates having an aqueous solubility of 0.1 g·L-1 or more, organic carbonates, and mixtures thereof; and g) a co-retarder selected from (g-1) α-hydroxy monocarboxylic acids and salts thereof, (g-2) phosphonic acids and salts thereof, (g-3) polycarboxylic acids and salts thereof, and mixtures thereof. The cement-reduced construction composition is a reduced carbon footprint construction composition and exhibits high early strength, high final strength, sufficient open time, high durability, and reduced shrinkage compared to ordinary Portland cement based mixes. Ingredients of the construction composition are abundantly available. La présente invention concerne une composition de construction à teneur réduite en ciment comprenant a) un liant cimentaire comprenant une ou plusieurs phases minérales silicate de calcium et une ou plusieurs phases minérales aluminate de calcium, et ayant une surface de Blaine d'au moins 3 800 cm2/g, en une quantité de 180 à 400 kg par m³ de la composition de construction fraîchement mélangée ; b) un matériau fin ayant une Dv90 de moins de 200 µm, sélectionné parmi les liants pouvant être activés par des agents alcalins, les poudres de roche et les pigments inorganiques, ou leurs mélanges, en une quantité totale de 20 à 200 parties en poids, par rapport à 100 parties en poids du liant cimentaire a) ; c) éventuellement, une source d'aluminate extérieure ; d) une source de sulfate ; et e) un polyol en une quantité de 0,3 à 2,5 % en pds, par rapport à la quantité du liant cimentaire a). La composition contient de l'aluminate disponible, calculé sous la forme d'Al(OH)4-, à partir des phases minérales aluminate de calcium plus la source d'aluminate extérieure facultative, pour 100 g du liant cimentaire a), en une quantité totale d'au moins 0,08 mole, si la quantité du liant cimentaire a) se trouve dans la plage de 180 à moins de 220 kg par m³ de la composition fraîchement mélangée, au moins 0,06 mole, si la quantité du liant cimentaire a) se situe dans la plage de 220 à moins de 280 kg par m³ de la composition fraîchement mélangée, et d'au moins 0,05 mole, si la quantité du liant cimentaire a) est de 280 kg ou plus par m³ de la composition fraîchement mélangée ; et le rapport molaire de l'aluminate disponible total au sulfate est de 0,4 à 2,0. La composition de construction comprend en outre f) un contrôleur de formation d'ettringite comprenant (i) de l'acide glyoxylique, un sel d'acide glyoxylique et/ou un dérivé d'acide glyoxylique ; et (ii) au moins l'un (ii-a) d'une source de borate et (ii-b) d'une source de carbonate, la source de carbonate étant sélectionnée parmi les carbonates inorganiques ayant une solubilité aqueuse de 0,1 g·L-1 ou plus, des carbonates organiques, et leurs mélanges ; et g) un co-agent de retardement sélectionné parmi (g-1) les acides α-hydroxy monocarboxyliques et leurs sels, (g-2) les acides phosphoniques et leurs sels, (g-3) les acides polycarboxyliques et leurs sels, et leurs mélanges. La composition de construction à teneur réduite en ciment est une composition de construction à empreinte carbone réduite et fait preuve d'une résistance initiale élevée, d'une résistance finale élevée, d'une durée d'utilisation suffisante à l'état ouvert, d'une durabilité élevée, et d'un retrait réduit comparée aux mélanges à base de ciment Portland. Les ingrédients de la composition de construction sont disponibles de manière abondante.