| WO1989011457A1 | 1989-11-30 |
| US4186234A | 1980-01-29 |
| REIVINDICACIONES 1 . Material traslúcido para construcción, caracterizado porque comprende material vidrioso molido y/o triturado y resina polimérica. 2. Material traslúcido de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque el material vidrioso es vidrio. 3. Material traslúcido de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el vidrio es vidrio reciclado. 4. Material traslúcido de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la resina polimérica se selecciona del grupo que consiste de resina de polietileno, resina de polipropileno o resina de poliéster. 5. Material traslúcido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la resina polimérica es resina de poliéster. 6. Material traslúcido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material vidrioso se muele en un molino convencional o manualmente. 7. Material traslúcido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material vidrioso molido es tamizado y separado en tamaños de partícula correspondientes a un agregado grueso y un agregado fino. 8. Material traslúcido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material vidrioso molido se combina con resina de poliéster y catalizador de curado. 9. Material traslúcido de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el material de curado es MEC. 10. Un método para producir un material traslúcido para construcción, caracterizado porque comprende los pasos de: a- Moler material vidrioso; b- Mezclar el material vidrioso molido con resina polimérica; c- Agregar material de curado a la mezcla de material vidrioso molido y resina polimérica. 1 1 . Un método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el paso de moler el material vidrioso se lleva a cabo manualmente o mecánicamente. 12. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 1 , caracterizado porque el paso de moler el material vidrioso se lleva a cabo mecánicamente. 13. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque las cantidades de material vidrioso molido y resina polimérica dependen de la resistencia mecánica deseada del material resultante. 14. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque la resina polimérica es resina de poliéster. 15. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el material de curado es MEC. 16. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el material de curado se adiciona en una cantidad de 2 gotas por cada 10 cm3 de resina polimérica. |
DE VIDRIO EN DIFERENTES TAMAÑOS Y SU MÉTODO DE PRODUCCIÓN
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se relaciona con un material traslúcido para construcción, el cual se fabrica a partir de una mezcla de vidrio triturado con diferentes tamaños, uno que corresponde al agregado fino y otro al agregado grueso, y resinas de poliéster, con el fin de crear bloques que dejan pasar la luz al interior de una construcción. La invención también se dirige a un proceso para reducir la emisión de desechos contaminantes al medio ambiente, aprovechando materiales que son generalmente de desecho, como el vidrio, y que generan contaminación para producir un material de construcción que se puede emplear como una alternativa para las ventanas en una edificación ya que deja pasar la luz y permite iluminar áreas más grandes con luz natural, reduciendo así la emisión de gases contaminantes por la producción de energía para iluminar las mismas áreas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
En la actualidad, todas las construcciones deben hacer uso de materiales como cemento, con el fin de producir concreto que tiene unas muy buenas propiedades físicas de resistencia, las cuales son necesarias para asegurar la estabilidad de la edificación. Sin embargo, cuando se realiza una construcción también se debe tener en cuenta el ingreso de luz al interior de la misma, hecho que normalmente se logra por medio de ventanas en vidrio, las cuales se disponen a lo largo de toda la edificación y también sirven para suministrar ventilación.
De este modo, en la historia el ser humano ha estado en búsqueda de alternativas para dicho concreto con el fin de poder tener unos acabados arquitectónicos que permitan el paso de la luz al interior de una edificación, pero sin que sea una ventana, ya que dichas ventanas no tienen propiedades de resistencia y antes se convierten en un punto débil para la estructura, debido a que se fabrican en su totalidad de vidrio. Por esta razón, hay un ideal con relación a las edificaciones y se relaciona con una mezcla entre el cemento o concreto convencional y un material traslúcido, tal como el vidrio.
Entre las tecnologías relacionadas con estos materiales, se ha identificado que el uso actual de ventanería en vidrio y estructura metálica (aluminio) o estructura en PVC, resuelve el problema de luminosidad de los recintos, pero este a su vez proporciona dos problemas, uno la inseguridad del local permitiendo el acceso de extraños al mismo y el otro las altas o bajas temperaturas, según el caso, del ambiente interior del local; además, el bloque de vidrio reciclado y resina, tiene resistencias mayores a la del vidrio común y templado que lo hace inapropiado para usos diversos como muros de seguridad o pisos de tráfico peatonal o vehicular.
Así las cosas, en el estado del arte existe una pluralidad de divulgaciones relacionadas con este tipo de dispositivos, dentro de las que se encuentra el documento US 2009298972 el cual describe una formulación para obtener una mezcla de concreto translúcido que comprende una mezcla de policarbonato y matrices epoxi, así como fibras de vidrio, fibras ópticas, sílice coloidal, sílice y cemento Portland. Así, la invención tiene mayores propiedades de resistencia mecánica que las del concreto estándar, con menor densidad y características mecánicas que permiten que se utilice en una forma estructural y arquitectónica. De este modo, la formulación utilizada para obtener el concreto translúcido comprende un tipo de concreto que es diferente de los disponibles actualmente, lo cual combina las ventajas de los concretos existentes con la translucidez
Sin embargo, la invención descrita en esta anterioridad presenta la desventaja que utiliza policarbonato y matrices epoxi, los cuales son materiales que no son reciclados y pueden aumentar considerablemente los costos de fabricación, al tiempo que emplea cemento Portland más no un material diferente que permita suministrar al material resultante unas propiedades de elasticidad y resistencia mayores.
De otra parte, se tiene el documento WO 201 1038717 que define una serie de placas, losas o planchas que contienen no sólo agregados que consisten de granos de tamaño fino, medio y gruesos, sino que también contienen cuerpos de vidrio transparente de gran dimensión, los cuales se extienden desde el lado frontal de la losa hasta el lado posterior de la misma y asegurar que la luz pueda pasar o fluir desde un lado hacia el otro lado de la losa o plancha. Así, este documento también menciona las soluciones técnicas para maximizar la intensidad y el atractivo óptico del flujo de luz mediante un acondicionamiento de la luz en las superficies de las losas mediante el uso de cuerpos de vidrio
No obstante, se puede ver claramente que la invención de este documento presenta el inconveniente que hace uso de trozos de vidrio de gran tamaño que permiten el paso de luz, pero la mezcla de concreto es convencional, es decir, simplemente inserta bloques de vidrio en un bloque de concreto convencional para poder dejar pasar la luz, pero no se obtiene un material con mejores propiedades de traslucidez o resistencia, sino que por el contrario afecta las propiedades del bloque convencional de concreto al incluir estos bloques de vidrio. Finalmente, se encuentra el documento CN 102807343, el cual divulga una mezcla de concreto translúcido y un proceso de preparación de la misma, en donde el concreto se prepara a partir de fibra de vidrio, cal, nitrato de bario, silicato de sodio y cemento blanco, en donde las proporciones pueden variar de acuerdo con los requerimientos necesarios de estructura y soporte. Así, el concreto translúcido se preparar a partir de materias primas simples, es amigable con el medio ambiente y tiene alta resistencia
Sin embargo, al igual que con varios de los documentos mencionados, la invención de esta anterioridad presenta la desventaja que utiliza cemento blanco, el cual no es el adecuado para ser usado en construcciones por sus propiedades físicas de resistencia, al tiempo que emplea una serie de materiales químicos básicos que aumentan el costo de producción.
De acuerdo con lo anterior, se puede ver claramente que actualmente existe un problema relacionado con la producción de un material de construcción translúcido a partir de vidrio reciclado y resina de poliéster en donde por las propiedades mecánicas y físicas de los elementos fabricados con vidrio reciclado y resina poliéster, y su propiedad de translucidez, se pueden tener muros seguros, que no permiten el acceso de ninguna persona a los recintos protegidos o limitados por este tipo de muros y además permite que la luz solar o del exterior penetre, resolviendo el problema de baja luminosidad al interior del mismo; igualmente, resuelve el problema de la necesidad de mantener las luces encendidas en el día que aumenta los consumos energéticos de la edificación, con esta propiedad, podemos tener edificaciones más sostenibles y amigables con el medio ambiente.
A partir de la información anterior, también se puede que en el estado del arte existe una necesidad por diseñar e implementar un material que permita el paso de la luz con el fin de generar un ahorro considerable en el consumo de energía eléctrica, en donde se desea que dicho material pueda ser manipulado fácilmente, tal como el concreto o el cemento Portland, y donde su fabricación sea a partir de materiales conocidos y de fácil acceso, tal como vidrio triturado.
Así las cosas, la presente invención resuelve el problema de una forma más eficiente, ya que corresponde a una composición para la obtención de un material traslúcido el cual se obtiene mezclando vidrio molido hasta un tamaño establecido por el American Concrete Institute, con resina de poliéster translúcida, y moldeando esta mezcla según se requiere para su aplicación final en la edificación.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a un material traslúcido para construcción, el cual se fabrica a partir de una mezcla de vidrio triturado con diferentes tamaños, uno que corresponde al agregado fino y otro al agregado grueso, y resinas de poliéster, con el fin de crear bloques que dejan pasar la luz al interior de una construcción.
La presente invención comprende entonces un bloque artificial de vidrio reciclado y resina poliéster que está compuesto por vidrio triturado, manualmente o por máquina. El vidrio se lava y clasifica en tamices para que este cumpla con una granulometría de diseño según la ACI; (American Concrete Institute), luego mezcla con una cantidad de resina poliéster según la resistencia que se quiera alcanzar, según diseño; una vez clasificado el vidrio molido, se mezcla con una parte de resina produciéndose una masa compuesta por la mezcla de los materiales y se coloca esta mezcla en cimbras o formaletas para producir el bloque con las características que se necesiten para que este cumpla con las funciones determinadas del diseño. Al endurecer la mezcla, se obtiene un bloque de material artificial con propiedades translúcidas, deja pasar luz a través de su cuerpo, y este se puede usar para producir muros divisorios o de fachas de las edificaciones.
Así las cosas, las características más importantes y relevantes de la presente invención que la hacen diferente de productos o tecnologías similares en el estado del arte es la traslucidez, la alta resistencia a la compresión, tensión y abrasamiento, las cuales hacen de este producto sea un material versátil en su uso, pudiéndose usar en diversos sitios para diferentes usos, tales como muro, pisos, ornamentos, etc., en lo que quiera el proyectista arquitectónico en su objeto.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente solicitud se relaciona con la fabricación de un material translúcido empleando material vidrioso y resina de polímero que reemplaza el concreto, en donde el material vidrioso es vidrio reciclado o no reciclado y la resina de polímero se selecciona de polietileno, polipropileno o poliéster.
Luego, el material vidrioso es triturado manualmente o mecánicamente para obtener diferentes tamaños de partículas, en donde la trituración se puede efectuar en molinos convencionales empleados comúnmente para este tipo de tareas.
Una vez el material vidrioso es triturado, se tamiza para separar los diferentes tamaños de partículas de acuerdo a las especificaciones de diseño establecidas por el Instituto Americano del Concreto (ACI, por sus siglas en inglés). El material vidrioso debidamente seleccionado es combinado con la resina polimérica en cantidades determinadas en función de las características de traslucidez deseadas. Así mismo, la cantidad de resina polimérica empelada depende de la resistencia deseada en el material. El curado de la resina polimérica se lleva a cabo empleando un catalizador de curado disponible comercialmente, conocido como MEC, en una proporción de 2 gotas de MEC por cada 10 cm 3 de resina.
El material traslucido de la presente invención puede emplearse para la construcción de muros, pisos y/o fachadas traslúcidas que ofrecen mejor resistencia al rompimiento que otros materiales traslúcidos como el vidrio. El material traslucido de la presente invención permite el paso de la luz natural al interior de las edificaciones o el paso de la luz interior a otras zonas, con una buena resistencia mecánica.
En una modalidad preferida de la presente invención, el material traslúcido se prepara para lograr una resistencia de 2,1 MPa, para lo cual se emplea 15,87% en peso de resina de poliéster, 28,58% en peso de agregado fino de vidrio y 55,55% en peso de agregado grueso de vidrio.
Para establecer el grado de grosor o finura del material vidrioso, se tomó un peso de material dependiendo del tamaño máximo nominal del agregado, se ensamblan y organizan los tamices para agregado grueso de forma decreciente, se agita el conjunto lleno de forma manual usando la serie de tamices propios según la tabla 1 a continuación. Luego se determinó la masa retenida en cada tamiz y el recipiente de fondo. Se verifico si la suma de los valores de las masas retenidas en cada tamiz y el recipiente de fondo no supere el 1 % de la masa total tamizada. Los valores del tamaño de grano fueron obtenidos siguiendo los lineamientos establecidos por las Normas Técnicas Colombiana para agregado grueso (NTC 77).
Tabla 1. Orden de tamices para material granular grueso.
Una vez realizado el tamizado del agregado grueso se determinó su tamaño máximo, tomando los granos retenidos en el tamiz con máximo tamaño de poro. Para determinar la textura y la forma se palpan y observan directamente los agregados de una muestra aleatoria de los agregados retenidos en los diferentes tamices y por esta simple inspección se emite un concepto, estos protocolos están contemplados en las Normas ACI 21 .
En otra modalidad de la invención, se prepara el material traslúcido con una resistencia de 2,4 MPa para lo cual se combina 17,85% de resina de poliéster, 26,79% de agregado fino de material vidrioso y 55,35% de agregado grueso de material vidrioso.
La presente invención también se relaciona con un método para elaborar un bloque de material traslúcido empleando material vidrioso molido y resina polimérica.
Por último, la presente invención se relaciona con aplicaciones para el material traslúcido obtenido a partir de material vidrioso molido y resina polimérica.
EJEMPLOS Y RESULTADOS DE PRUEBAS
Los objetivos propuestos por la presente invención se cumplieron debido a la aplicación de metodologías sistemáticas y acordes a los estándares exigidos por las normas nacionales las cuales están basadas en normas internacionales concernientes al diseño de mezclas, fabricación y caracterización física y mecánicas de concretos.
Así las cosas, los valores obtenidos al determinar las propiedades de los agregados finos y agregados gruesos se presentan inmersos en las tablas a su vez muestran los resultados de los diseños de mezclas para resistencias de 3000 psi (21 MPa) y 3500 psi (24.5 MPa) tanto para concretos tradicionales y concretos traslucidos. Los valores reportados en estas tablas corresponden a las siguientes propiedades: densidad aparente, densidad nominal, porcentaje de absorción, humedad natural, granulometría, módulo de finura, textura, forma, tamaño máximo, estimación del contenido de aire, masa unitaria compacta, masa unitaria suelta, densidades de los cementos, selección de asentamiento, estimación de contenido de agua de mezclado, determinación de la resistencia del concreto, relación agua cemento, contenido de cemento y proporción de los agregados.
Estos resultados hallados en las pruebas de resistencias a la compresión, flexión, traslucidez, y todas las propiedades físicas de los agregados finos y gruesos se muestran a continuación:
Tabla 1 . Resultados para el diseño de concretos tradicionales con resistencia a la comprensión 3000 psi (20.684, 27 kPa)
Propiedades de los Materiales
Resistencia 3000 psi (20.684, 27 kPa)
Cemento Unidad
Peso Especifico 3050 kg/m 3
Peso Unitario 2329,36 kg/m 3
Agregado Gai eso
Cantera Sello rojo Unidad Masa Unitaria Suelta 1245,1 kg/m 3
Masa Unitaria Compactada 1376,4 kg/m 3
Densidad Aparente 2,47 gr/cm<
Absorción 4,94 %
Forma irregular Adimensional
Tamaño Máximo 1 1/2" Adimensional
Tamaño Máximo Nominal 1 " Adimensional
Humedad Natural 0,36 %
Agregado fi 10
Santo
Cantera Tomas Unidad
masa unitaria suelta 1432,2 kg/m 3
masa unitaria compactada 1.601 ,1 kg/m 3
densidad aparente seca 2,643 g/cm 3
Absorción 1 ,202 %
forma angular Adimensional
Módulo de Finura 1 ,85 Adimensional
Humedad Natural 4,91 %
Diseño de Me zcla
Resistencia Especificada 210 kg/cm
Selección de Asentamiento 3 in
Estimación del Contenido de Aire 1 ,50% %
Estimación del Contenido de Agua 175 kg/m 3
Resistencia de Diseño 293 kg/cm b/bo 0,76 Adimensional
De otra parte, a continuación se muestra la tabla con los resultados obtenidos a la misma presión pero con el material de la presente invención:
Tabla 2. Muestra los resultados para el diseño del material traslúcido de la presente invención con resistencia a la comprensión de 3000 psi (20.684, 27 kPa)
DISEÑO DE MEZCLA CONCRETO 3000 psi (20.684, 27 kPa)
DATOS Unidad
Componente Características De nsidad aparente kg/m 3
Agua: Potable, pura sin 1000 kg/m 3 durezas.
Cemento: C j s
Peso Especifico 1160 kg/m 3
Peso Unitario 1350 kg/m 3
Agregado Grueso:
PROPIEDAD FORMULAS RESIS TENCI VALOR UNIDAD
\
Masa Unitaria Suelta 1538 kg/m 3 Masa Unitaria Compacta 1609 kg/m 3
Densidad Aparente Seca 2484 kg/m 3
Absorción 0,4 %
Humedad %
Textura Triturada
Forma Fracturada
Tamaño Máximo 1 " 25,0 mm
Agregado Fino:
Masa Unitaria Suelta 1665 kg/m 3
Masa Unitaria Compacta 1917 kg/m 3
Densidad Aparente Seca 2399 kg/m 3
Absorción 0,2 %
Humedad %
Forma Redondead a
Módulo de Finura 2,4
Selección de 3" 100 mm Asentamiento
Tamaño Máximo 1 " 19 mm
Estimación de 120 L/m 3 contenido de Agua de
mezclado:
Determinación de la 3000 210 kg/cm 12 resistencia de diseño
PSI
Relación Agua a/c 0,3
Cemento:
Agregado fino 453 0 453
Agregado grueso 1062 0 1062
Agua por A. fino Agua por A. Agua Total L
grueso
Agua 1 4 177
CE ilcul a de las propo rciones de la mezcla:
Peso húmedo y volum en s uelto de los ingredientes por metro cúbico de concreto.
Componente Masa Húmedo (kg) Volumen Requerimiento por bulto suelto por de 50 kg
m3 de
concreto
Cemento 246 0,18 27,30
Agua 120 1000,00 3,44
Agregado fino 453 0,272 82,29
Agregado grueso 1062 0,690 193,08
TOTAL 1932
PROPORCION DE LA MEZ CLA EN PESO
CEMENTO AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO
1 ,00 1 ,8 3,5
PROPORCION DE LA MEZ CLA EN VOLUMEN
CEMENTO AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO
1 1 ,5 3,1
De acuerdo con la información anterior, se puede ver la superioridad presentada por el material de la presente invención en las pruebas realizadas, lo que demuestra que el material traslúcido permite una mayor resistencia con una traslucidez excelente y por lo tanto, esto se traduce en un ahorro de energía considerable, al tiempo que se reducen los gases expulsados al medio ambiente y las partículas contaminantes que se generan en el proceso de fabricación o producción de cemento y/o concreto específicamente.
El experto con habilidad en la materia entenderá que es posible realizar variaciones a los métodos y formulaciones descritos en la presente invención sin alejarse del espíritu de la misma.