BR102014032028A2 - GEOPOLIMERIC CEMENT FROM RECYCLED GLASSES AND THEIR OBTAINING PROCESS - Google Patents
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Abstract
cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção, descreve-se a presente patente de invenção a cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção que, de acordo com as suas características, propicia à formação de um cimento geopolimérico em estrutura ligante própria e específica do tipo sólido rígido, formulada a base de vidro reciclado (resíduo), álcalis e água e obtido diretamente por meio de moagem, homogeneização, alcalinização e cura (endurecimento) em temperatura ambiente ou forçada dos seus componentes, com vistas a possibilitar de forma extremamente prática, segura e econômica a aplicação como nova matriz geopolimérica em substituição as tradicionais formadas por metacaulim, escória de alto forno, cinzas volante ou rocha vulcânica nas mais diversas aplicações - fabricação de placas cimentícias, concretos, compósitos fibrosos e materiais para recobrimentos, aliado ao conceito de ecologicamente correto pelo completo reaproveitamento deste resíduo descartado na natureza.Geopolymer cement from recycled glass and its production process The present invention describes geopolymer cement from recycled glass and its production process which, according to its characteristics, enables the formation of a geopolymer cement rigid solid type binder structure, formulated based on recycled glass (waste), alkalis and water and obtained directly by grinding, homogenization, alkalinization and curing (hardening) at room temperature or forced components, with extremely practical, safe and economical to use as a new geopolymer matrix to replace the traditional ones formed by metakaolin, blast furnace slag, fly ash or volcanic rock in the most diverse applications - manufacture of cementitious slabs, concrete, fibrous composites and covering materials, combined with the concept of eco logically correct by the complete reuse of this waste disposed of in nature.
Description
CIMENTO GEOPOLIMÉRICO A PARTIR DE VIDROS RECICLADOS E SEU PROCESSO DE OBTENÇÃOGEOPOLIMERIC CEMENT FROM RECYCLED GLASS AND ITS PROCESS OF OBTAINING
001 Refere-se a presente patente de invenção a compostos para construção civil em geral, mais especificamente a cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção que, de acordo com as suas características, possui como princípio básico propiciar à formação de um cimento geopolimérico em estrutura ligante própria e específica do tipo sólido rígido, formulada a base de vidro reciclado (resíduo), álcalis e água e obtido diretamente por meio de moagem, homogeneização, alcalinização e cura em temperatura ambiente ou forçada dos seus componentes - vidro moído em presença de álcalis e água é a essência do cimento geopolimérico, com vistas a possibilitar de forma extremamente prática, segura e econômica a aplicação como nova matriz geopolimérica em substituição as tradicionais formadas por metacaulim, escória de alto forno, cinzas volante ou rocha vulcânica nas mais diversas aplicações - fabricação de placas cimentícias, concretos, compósitos fibrosos e materiais para recobrimentos, aliado ao conceito de ecologicamente correto pelo completo reaproveitamento deste resíduo descartado na natureza e, tendo como base, um cimento geopolimérico de grande resistência, durabilidade e precisão que apresenta características de praticidade no manuseio e na aplicação para melhor adaptação e segurança dos usuários, de custo bastante acessível e, devido às suas características gerais e composição, facilmente adaptável a uma vasta gama de resíduos de vidros, locais e usuários em geral, independentes das características que estes possam apresentar.001 Refers to the present invention patent to compounds for civil construction in general, more specifically to geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining which, according to its characteristics, has as its basic principle to provide the formation of a geopolymeric cement in its own specific binding structure of the rigid solid type, formulated based on recycled glass (waste), alkalis and water and obtained directly through grinding, homogenization, alkalinization and curing at room temperature or forced of its components - ground glass in the presence of alkalis and water it is the essence of geopolymer cement, with a view to making it extremely practical, safe and economical to apply it as a new geopolymeric matrix replacing the traditional ones formed by metakaolin, blast furnace slag, fly ash or volcanic rock in most diverse applications - manufacture of cementitious slabs , concrete, fibrous composites and materials for coverings, combined with the concept of ecologically correct due to the complete reuse of this waste discarded in nature and, based on a geopolymeric cement of great resistance, durability and precision that presents characteristics of practicality in handling and application for better adaptation and safety of users, at a very affordable cost and, due to its general characteristics and composition, easily adaptable to a wide range of glass residues, locations and users in general, regardless of the characteristics they may present.
002 A industrialização de um modo geral, além de trazer acentuado progresso econômico à humanidade nas últimas décadas, acabou ocasionando um crescimento totalmente desordenado da população, principalmente nas regiões urbanas de países menos industrializados. O resultado imediato foi o aumento do consumo da população e, com isso, a geração de maior quantidade de resíduos, que, geralmente, possuem manejo e destino totalmente inadequados, provocando, assim, efeitos diretos e indesejáveis ao meio ambiente.002 Industrialization in general, besides bringing marked economic progress to humanity in the last decades, ended up causing a totally disordered population growth, mainly in the urban regions of less industrialized countries. The immediate result was an increase in the population's consumption and, as a result, the generation of a greater amount of waste, which generally has totally inadequate handling and disposal, thus causing direct and undesirable effects on the environment.
003 Atualmente, grande parte dos entulhes gerados nas cidades possui como seu003 Currently, most of the slots generated in the cities have as their main
2/11 destino final os aterros, de modo a gerar um impacto ambiental de grandes proporções que preocupa engenheiros especializados em meio ambiente. A solução, para eles, deve ser a reciclagem do material, que pode gerar emprego e renda para uma vasta gama de mão-de-obra, pois se estima que nos lixões, até setenta por cento dos resíduos sejam de matérias de construção e, desse total, até oitenta por cento podería ser material reciclado como, por exemplo, os vidros, isto é, o reaproveitamento de resíduos da construção civil ainda é pouco significativo, para não se dizer nulo, e só poderá crescer à medida que se desenvolva um grande mercado de utilização segura do entulho reciclado.2/11 final destination of landfills, in order to generate a major environmental impact that concerns engineers specialized in the environment. The solution, for them, must be the recycling of the material, which can generate jobs and income for a wide range of labor, as it is estimated that in the dumps, up to seventy percent of the waste is from construction materials and, of this total, up to eighty percent could be recycled material, such as glass, that is, the reuse of construction waste is still insignificant, not to say null, and can only grow as one develops. large market for the safe use of recycled rubble.
004 Nesta linha de ação, tem se tornado imprescindível para a sociedade como um todo, principalmente as empresas e órgãos governamentais responsáveis pelo acondicionamento e tratamento de resíduos sólidos em geral, a estruturação de versáteis, práticas, seguras, eficientes e econômicas estruturas capazes de possibilitar um amplo, quando não completo, reaproveitamento dos resíduos sólidos gerados e em grande parte descartados em lixões, entre os quais se encontra a enorme quantidade e tipos de vidros descartados.004 In this line of action, it has become essential for society as a whole, especially the companies and government agencies responsible for the packaging and treatment of solid waste in general, the structuring of versatile, practical, safe, efficient and economical structures capable of enabling ample, if not complete, reuse of solid waste generated and largely discarded in landfills, among which is the huge amount and types of discarded glass.
005 O cimento geopolimérico, sob o ponto de vista terminológico, pode ser definido como um sistema ligante que endurece a temperatura ambiente, apresenta propriedades de formar ligações químicas fortes com a maioria dos agregados rochosos e pode ser fabricado a partir de materiais naturais minimamente processados ou subprodutos, contribuindo em muito para a redução da emissão de carbono diretamente para a atmosfera.005 Geopolymer cement, from a terminological point of view, can be defined as a bonding system that hardens at room temperature, has properties of forming strong chemical bonds with most rocky aggregates and can be manufactured from minimally processed natural materials or by-products, greatly contributing to the reduction of carbon emissions directly into the atmosphere.
006 O cimento geopolimérico apresenta-se como um material inovador e uma excelente alternativa a aplicação do cimento Portland convencional na construção civil e infraestrutura de transporte entre outras, como, por exemplo, na fabricação de concretos primordialmente devido a sua habilidade em formar ligações químicas fortes com todo tipo de agregados rochosos.006 Geopolymer cement is an innovative material and an excellent alternative to the application of conventional Portland cement in civil construction and transport infrastructure, among others, such as, for example, in the manufacture of concrete primarily due to its ability to form strong chemical bonds with all kinds of rocky aggregates.
007 Atualmente, para a produção de cimento geopolimérico tradicional é necessário uma matéria-prima à base de aluminossilicato natural, um reagente alcalino compatível como silicato solúvel de sódio ou os hidróxidos de sódio, de007 Currently, for the production of traditional geopolymer cement, a raw material based on natural aluminosilicate, an alkaline reagent compatible with soluble sodium silicate or sodium hydroxides,
3/11 potássio e água. Como exemplo de matérias-primas principais para a produção de cimento geopolimérico convencional pode-se citar argilas cauliníticas e lateríticas calcinadas, rochas vulcânicas, resíduos de mineração e matérias-primas oriundas de subprodutos industriais como escória de alto-forno e cinzas volantes da produção de carvão.3/11 potassium and water. As an example of main raw materials for the production of conventional geopolymer cement, calcined kaolinitic and lateritic clays, volcanic rocks, mining residues and raw materials from industrial by-products such as blast furnace slag and fly ash from the production of coal.
008 Em uma ampla análise da literatura com o intuito de se estabelecer o estado da técnica vigente frente a cimentos geopoliméricos e seus processos de obtenção, objetos da presente patente de invenção, não foram descritos na literatura documentos relevantes ao estado da técnica que relacionem o objeto específico reivindicado na presente patente de invenção, ou seja, um cimento geopolimérico com formulação baseada no completo reaproveitamento de vidros reciclados.008 In a wide analysis of the literature in order to establish the current state of the art in relation to geopolymeric cements and their obtaining processes, objects of the present invention patent, no relevant documents related to the state of the art related to the object have been described in the literature specific claimed in the present invention patent, that is, a geopolymeric cement with formulation based on the complete reuse of recycled glass.
009 Considerando que o principal agente formador dos cimentos geopoliméricos são materiais que apresentam estrutura amorfa, susceptíveis a formação de uma rede tridimensional de aluminossilicatos, propõe-se uma nova matriz inorgânica e amorfa a base de vidros reciclados para formação de cimentos geopoliméricos e seus materiais derivados, sendo esta, uma alternativa de menor custo energético e ambientalmente correto para a produção de materiais de base cimentícia, somandose aos esforços em voga atualmente dedicados a construções habitacionais do tipo verde ou greenhouse, as quais objetivam primordialmente a mitigação do CO2 de materiais com baixo custo energético de fabricação.009 Considering that the main forming agent of geopolymeric cements are materials that have an amorphous structure, susceptible to the formation of a three-dimensional network of aluminosilicates, a new inorganic and amorphous matrix based on recycled glass is proposed for the formation of geopolymeric cements and their derived materials , this being a lower energy cost and environmentally friendly alternative for the production of cement-based materials, in addition to the current efforts dedicated to housing constructions of the green or greenhouse type, which aim primarily to mitigate the CO 2 of materials with low energy manufacturing cost.
0010 De forma mais específica, propõem-se um material alternativo ao metacaulim (argilas cauliníticas e lateríticas calcinadas), rochas vulcânicas, escórias de alto forno e cinzas volantes como principal agente formador de cimentos geopoliméricos, com a vantagem adicional do material em questão - vidro reciclado, não necessitar de tratamento térmico para sua ativação, já que a sua estrutura é essencialmente amorfa. Além disso, por se tratar de um resíduo/rejeito doméstico e industrial que muitas vezes é disposto diretamente em aterros sanitários provocando sérios problemas ambientais e riscos a saúde humana, a sua eliminação do meio ambiente e fabricação de novos materiais vem a apresentar uma alternativa ambientalmente correta e eficaz para utilização destes rejeitos/resíduos industriais0010 More specifically, an alternative material to metakaolin (kaolinite and calcined laterite clays), volcanic rocks, blast furnace slag and fly ash are proposed as the main forming agent for geopolymeric cements, with the additional advantage of the material in question - glass recycled, does not need heat treatment for its activation, since its structure is essentially amorphous. In addition, because it is a domestic and industrial waste / waste that is often disposed of directly in landfills, causing serious environmental problems and risks to human health, its disposal from the environment and the manufacture of new materials presents an environmentally friendly alternative. correct and effective way to use these industrial wastes / waste
4/11 extremamente importante, considerando principalmente que os vidros não são materiais biodegradáveis.4/11 extremely important, considering mainly that glasses are not biodegradable materials.
0011 Estes rejeitos/resíduos são vidros de vários tipos, oriundos de seus mais diferentes processos de fabricação, sejam eles rejeitos de vidros planos, laminados ou temperados, borossilicatos, transparentes ou coloridas, lâmpadas incandescentes ou fluorescentes, embalagens ou oriundos de lapidação entre outros, ou seja, qualquer tipo de resíduo/rejeito de vidro de processos industriais, construções civis ou domésticos, os quais quando adequadamente processados constituem a nova matriz geopolimérica em substituição as tradicionais formadas por metacaulim, escória de alto forno ou rocha vulcânica.0011 These wastes / residues are glasses of various types, coming from their most different manufacturing processes, whether they are flat, laminated or tempered wastes, borosilicates, transparent or colored, incandescent or fluorescent lamps, packaging or cut from among others, that is, any type of glass waste / rejects from industrial processes, civil or domestic constructions, which when properly processed constitute the new geopolymeric matrix replacing the traditional ones formed by metakaolin, blast furnace slag or volcanic rock.
0012 Desta forma, a concepção geral do presente cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção, objeto da presente patente, é baseada totalmente na sua composição simples e robusta com um mínimo necessário de componentes e aplicabilidade extremamente simplificada, segura e otimizada, aliado aos procedimentos de obtenção bastante práticos, de modo a gerar um cimento geopolimérico prático e eficiente que, a partir de resíduos de vidros normalmente descartados na natureza, possui a propriedade de formar ligações químicas fortes com a maioria dos agregados rochosos, sendo a qualidade desta ligação pasta de cimento geopolimérico - agregado, quando comparada a de concretos a base do cimento Portland, ser muito superior, já que este último desenvolve uma interface formada por uma região de transição porosa rica em hidróxido de cálcio, que é caracterizado por ser um material frágil e de baixa resistência.0012 In this way, the general design of the present geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining, object of the present patent, is based entirely on its simple and robust composition with a minimum of necessary components and extremely simplified, safe and optimized applicability , coupled with very practical obtaining procedures, in order to generate a practical and efficient geopolymer cement that, from glass waste normally discarded in nature, has the property of forming strong chemical bonds with most of the rocky aggregates, being the quality of this connection, geopolymeric cement paste - aggregate, when compared to that of Portland cement-based concrete, is much higher, since the latter develops an interface formed by a porous transition region rich in calcium hydroxide, which is characterized by being a fragile and low resistance material.
0013 Cabe ressaltar ainda que, não se faz necessário o emprego da temperatura para obtenção do cimento geopolimérico, o próprio vidro finamente dividido constitui-se na matéria-prima cimentante, ao contrário dos demais cimentos geopoliméricos, isto é, gera-se economia de energia e minimização da emissão de CO2 para a atmosfera - principal causador do efeito estufa. Comparativamente com o processo de fabricação do clínquer do cimento Portland que compreende a calcinação do carbonato de cálcio, isto é, libera para a atmosfera o poluente0013 It should also be noted that, it is not necessary to use temperature to obtain geopolymeric cement, the finely divided glass itself constitutes the cementing raw material, unlike the other geopolymeric cements, that is, it generates energy savings and minimizing the emission of CO 2 into the atmosphere - the main cause of the greenhouse effect. Compared to the Portland cement clinker manufacturing process, which involves the calcination of calcium carbonate, that is, it releases the pollutant into the atmosphere
5/11 químico CO2, o cimento polimérico a partir de vidro reciclado é extremamente menos poluente.5/11 chemical CO 2 , polymeric cement from recycled glass is extremely less polluting.
0014 Neste mesmo conceito, a temperatura atua como acelerador do processo de endurecimento do cimento geopolimérico o qual pode atingir a resistência mecânica a compressão aproximada de quarenta e um megapascal após tratamento a sessenta e cinco graus Celsius por quatro horas, ou seja, um poder de cura mais rápido, chegando a ganhar a maior parte de sua resistência num período de vinte e quatro horas.0014 In this same concept, temperature acts as an accelerator of the geopolymer cement hardening process which can reach mechanical resistance to compression of approximately forty-one megapascals after treatment at sixty-five degrees Celsius for four hours, that is, a power of heals faster, gaining most of his stamina within twenty-four hours.
0015 A patente em apreço caracteriza-se por reunir componentes e processos em uma concepção diferenciada, a qual atenderá às diversas exigências que a natureza da utilização demanda, isto é, obtenção de um cimento geopolimérico a base de vidro reciclado. Concepção esta que garante um cimento geopolimérico de grande eficiência, resistência, funcionalidade, versatilidade, durabilidade, segurança, integridade, confiabilidade e economia em razão das excelentes qualidades técnicas, o que proporciona vantagens e melhoras nos procedimentos de produção e aplicação de cimento geopolimérico, assim como na reciclagem de resíduos sólidos como os vidros e, cujas características gerais, diferem das demais formas e modelos conhecidos pelo atual estado da técnica.0015 The patent in question is characterized by bringing together components and processes in a differentiated design, which will meet the various requirements that the nature of the use demands, that is, obtaining a geopolymeric cement based on recycled glass. This conception guarantees a geopolymeric cement of great efficiency, resistance, functionality, versatility, durability, safety, integrity, reliability and economy due to the excellent technical qualities, which provides advantages and improvements in the production and application procedures of geopolymeric cement, as well as in the recycling of solid waste such as glass and, whose general characteristics, differ from other shapes and models known by the current state of the art.
0016 A presente patente consiste no emprego de um moderno, eficiente e preciso cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção formada por um conjunto de soluções físico-químicas e estruturais corretamente incorporadas, constituindo um cimento geopolimérico em estrutura ligante própria e específica com formulação geral diferenciada na forma sólida rígida que, por suas características próprias, é obtida mediante um processo específico através de moagem, homogeneização, alcalinização e cura (endurecimento) em temperatura ambiente ou forçada, e uma composição geral baseada em proporções definidas de vidro reciclado (resíduo), álcalis e água, de modo a possibilitar a obtenção de uma excelente composição à base de vidro moído em presença de álcalis e água que constitui a essência do cimento geopolimérico, caracterizando-se por seu poder altamente aglutinante para a formação de outros materiais nas mais diversas0016 The present patent consists of the use of a modern, efficient and precise geopolymeric cement from recycled glass and its obtaining process formed by a set of physical-chemical and structural solutions correctly incorporated, constituting a geopolymeric cement with its own specific binding structure with a differentiated general formulation in rigid solid form which, due to its own characteristics, is obtained through a specific process through grinding, homogenization, alkalinization and curing (hardening) at room or forced temperature, and a general composition based on defined proportions of recycled glass (residue), alkalis and water, in order to make it possible to obtain an excellent composition based on ground glass in the presence of alkalis and water, which constitutes the essence of geopolymer cement, characterized by its highly binding power for the formation of others materials in the most diverse
6/11 aplicações - fabricação de placas cimentícias, concretos em geral, compósitos fibrosos e materiais para recobrimentos.6/11 applications - manufacture of cementitious slabs, concrete in general, fibrous composites and materials for coverings.
0017 O presente cimento geopolimérico baseia-se na aplicação de componentes e processos em uma concepção diferenciada, com o objetivo de se alcançar a excelência na obtenção e aplicação deste, sem, no entanto, atingir um alto grau de sofisticação e complexibilidade, tornando possível solucionar alguns dos principais inconvenientes das demais formas e modelos conhecidos pelo atual estado da técnica e empregados na obtenção de cimentos geopoliméricos, que se situam em uma faixa de trabalho na qual as formas e/ou modelos apresentam dificuldades de obtenção e aplicação, baixa eficiência e performance, acidentes muito frequentes, pouca durabilidade e resistência, baixa versatilidade, trabalhosa na aplicação, elevadas perdas, elevado índice de poluição da atmosfera, e alto consumo de energia.0017 The present geopolymer cement is based on the application of components and processes in a differentiated design, with the objective of achieving excellence in obtaining and applying it, without, however, reaching a high degree of sophistication and complexity, making it possible to solve some of the main drawbacks of the other shapes and models known by the current state of the art and employed in obtaining geopolymeric cements, which are located in a working range in which the shapes and / or models present difficulties in obtaining and applying them, low efficiency and performance , very frequent accidents, little durability and resistance, low versatility, laborious in the application, high losses, high level of pollution of the atmosphere, and high energy consumption.
0018 Os objetivos, vantagens e demais características importantes da patente em apreço poderão ser mais facilmente compreendidas quando lidas em conjunto com a composição e os procedimentos de obtenção.0018 The objectives, advantages and other important characteristics of the patent in question can be more easily understood when read in conjunction with the composition and procedures for obtaining it.
0019 A presente patente de invenção de Cimento Geopolimérico a partir de Vidros Reciclados e seu Processo de Obtenção, é compreendida por um cimento geopolimérico em estrutura ligante com formulação geral diferenciada na forma sólida rígida que, por suas características próprias, é obtida mediante um processo específico através de moagem, homogeneização, alcalinização e cura (endurecimento) em temperatura ambiente ou forçada, e uma composição geral baseada em proporções definidas de vidro reciclado (resíduo), álcalis e água, de modo a possibilitar a obtenção de uma excelente composição à base de vidro reciclado para utilização como alternativa ao cimento Portland convencional nas mais diversas aplicações, sendo a formulação e, consequentemente, as quantidades empregadas, baseadas diretamente nas aplicações a que se destinam.0019 The present patent for the invention of Geopolymeric Cement from Recycled Glass and its Obtaining Process, is comprised of a geopolymeric cement in a binder structure with a differentiated general formulation in the rigid solid form which, due to its own characteristics, is obtained through a specific process through grinding, homogenization, alkalinization and curing (hardening) at room or forced temperature, and a general composition based on defined proportions of recycled glass (waste), alkalis and water, in order to make it possible to obtain an excellent composition based on recycled glass for use as an alternative to conventional Portland cement in the most diverse applications, with the formulation and, consequently, the amounts used, based directly on the applications for which they are intended.
0020 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção é compreendido por uma composição geral na qual a sua formulação básica consiste de uma faixa de aproximadamente quarenta e cinco a oitenta por0020 Geopolymeric cement from recycled glass and its process is comprised of a general composition in which its basic formulation consists of a range of approximately forty-five to eighty per
7/11 cento de vidro reciclado; meio a cinco por cento de álcalis; e vinte a cinquenta e cinco por cento de água, mantendo todas as demais características do cimento geopolimérico.7/11 percent recycled glass; half to five percent alkali; and twenty to fifty-five percent water, maintaining all other characteristics of geopolymer cement.
0021 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção é compreendido por os álcalis serem hidróxido de potássio ou hidróxido de sódio, mantendo todas as demais características do cimento geopolimérico.0021 The geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining it is understood by the alkalis being potassium hydroxide or sodium hydroxide, maintaining all the other characteristics of the geopolymer cement.
0022 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção é compreendido em sua composição geral na qual sua formulação básica pode consistir de uma faixa de vinte e cinco a trinta e cinco por cento de cargas minerais tipos naturais ou sintéticas, mantendo todas as demais características do cimento geopolimérico.0022 The geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining is understood in its general composition in which its basic formulation can consist of a range of twenty-five to thirty-five percent of mineral fillers, natural or synthetic types, keeping all the other characteristics of geopolymer cement.
0023 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção é compreendido por as cargas minerais inertes tipo sintética serem óxido de alumínio, óxido de zinco ou magnésio, mantendo todas as demais características do cimento geopolimérico.0023 The geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining is understood by the inert mineral fillers synthetic type being aluminum oxide, zinc oxide or magnesium, maintaining all the other characteristics of the geopolymer cement.
0024 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção é compreendido por as cargas minerais inertes tipo naturais serem argilominerais, silicatos ou aluminosilicatos, mantendo todas as demais características do cimento geopolimérico.0024 Geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining it is understood by the fact that inert mineral fillers are natural type clay minerals, silicates or aluminosilicates, maintaining all other characteristics of geopolymer cement.
0025 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção é compreendido por poder conter materiais fibrosos inertes - fibras do tipo natural ou sintética, mantendo todas as demais características do cimento geopolimérico.0025 Geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining it is understood to be able to contain inert fibrous materials - fibers of the natural or synthetic type, maintaining all the other characteristics of geopolymer cement.
0026 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção é compreendido em sua composição geral na qual sua formulação básica pode consistir de uma faixa de um a cinco por cento de materiais fibrosos inertes fibras do tipo natural ou sintética, mantendo todas as demais características do cimento geopolimérico.0026 The geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining is understood in its general composition in which its basic formulation can consist of a range of one to five percent of inert fibrous materials, natural or synthetic fibers, keeping all the other characteristics of geopolymer cement.
0027 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção é compreendido por os materiais fibrosos inertes - fibras do tipo natural0027 Geopolymeric cement from recycled glass and its process is comprised of inert fibrous materials - natural fibers
8/11 serem pó de serra, fibra celulose, casca de arroz ou bagaço de cana, mantendo todas as demais características do cimento geopolimérico.8/11 be saw dust, cellulose fiber, rice husk or sugarcane bagasse, maintaining all other characteristics of geopolymer cement.
0028 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção é compreendido por os materiais fibrosos inertes - fibras do tipo sintética serem nylon, polipropileno, ou fibra de vidro, mantendo todas as demais características do cimento geopolimérico.0028 The geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining it is understood by the inert fibrous materials - fibers of the synthetic type being nylon, polypropylene, or fiberglass, maintaining all the other characteristics of the geopolymer cement.
0029 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção é compreendido por poder conter resíduos da construção civil, mantendo todas as demais características do cimento geopolimérico.0029 Geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining it is understood to be able to contain residues from civil construction, maintaining all other characteristics of geopolymer cement.
0030 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção é compreendido em sua composição geral na qual sua formulação básica pode consistir de uma faixa de um a cinco por cento de resíduos da construção civil, mantendo todas as demais características do cimento geopolimérico.0030 Geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining is comprised in its general composition in which its basic formulation can consist of a range of one to five percent of construction waste, maintaining all other characteristics of geopolymer cement .
0031 O processo de obtenção do cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados baseia-se na perfeita moagem, homogeneização, alcalinização e cura (endurecimento) em temperatura ambiente ou forçada, isto é, uma mistura dos componentes com consistência reologia de argamassa curada a temperatura ambiente ou sob a ação da temperatura para acelerar o processo de pega. Inicialmente, realiza-se a moagem do vidro reciclado até obter-se um material finamente moído. Em seguida, realiza-se a homogeneização dos componentes básicos da formulação vidro reciclado, álcalis e água, assim como dos demais materiais como carga mineral inerte do tipo maturais ou sintéticas, material fibrosos inertes - fibras natural ou sintética, ou resíduo da construção civil. Na sequência, realiza-se a alcalinização do composto homogeneizado através dos álcalis como hidróxido de potássio e hidróxido de sódio e água obtendo-se uma argamassa. Por último, realiza-se a cura da argamassa através de temperatura ambiente durante aproximadamente doze horas ou a temperatura forçada em estufa com temperatura entre sessenta e cinco a cento e setenta e cinco graus Célsius durante duas a quatro horas, obtendo-se um sólido rígido como cimento geopolimérico.0031 The process of obtaining geopolymer cement from recycled glass is based on the perfect grinding, homogenization, alkalisation and curing (hardening) at room or forced temperature, that is, a mixture of components with rheology consistency of cured mortar at room temperature or under the action of temperature to accelerate the setting process. Initially, the recycled glass is milled until a finely ground material is obtained. Then, the basic components of the recycled glass, alkali and water formulation are homogenized, as well as the other materials such as inert mineral fillers of the natural or synthetic type, inert fibrous material - natural or synthetic fibers, or construction waste. Subsequently, the homogenized compound is alkalinized through alkalis such as potassium hydroxide and sodium hydroxide and water, obtaining a mortar. Finally, the mortar is cured at room temperature for approximately twelve hours or forced temperature in an oven with a temperature between sixty-five to one hundred and seventy-five degrees Celsius for two to four hours, obtaining a hard solid as geopolymer cement.
0032 Esta base de cimento geopolimérico composta na proporção em peso por0032 This geopolymer cement base composed in the proportion by weight per
9/11 quarenta e cinco por cento de vidro moído, meio a cinco por cento de álcalis, e vinte a cinquenta e cinco por cento de água, possui resistência mecânica a compressão de vinte a trinta megapascal após doze horas de cura a temperatura ambiente. Quando curado em estufa entre sessenta e cinco e setenta e cinco graus Celsius as composições atingem estes valores após um período de duas horas, isto é, a temperatura é uma variável importante a ser considerada quando se deseja acelerar o processo de cura.9/11 forty-five percent ground glass, half to five percent alkali, and twenty to fifty-five percent water, has mechanical resistance to compression of twenty to thirty megapascals after twelve hours of curing at room temperature. When cured in an oven between sixty-five and seventy-five degrees Celsius the compositions reach these values after a period of two hours, that is, temperature is an important variable to be considered when it is desired to accelerate the curing process.
0033 De uma forma mais específica, para a obtenção do cimento geopolimérico, resíduos/rejeitos de vidro plano das mais variadas fontes devem ser moídos até uma granulometria apropriada, sendo que, o grau de finura do vidro obtido no processo de moagem está relacionado com o seu poder reativo, ou seja, quanto mais fino, maior a velocidade da reação com os álcalis do processo de geopolimerização. Uma boa reatividade é obtida com partículas de vidro em tamanho médio menor do que 250pm até 1 pm. O grau de finura das partículas é uma variável dependente do tipo de material geopolimérico a ser fabricado, ou seja, para aplicação como compostos cimentantes, de acabamento superficial, materiais monolíticos ou ainda materiais compósitos. Desta forma, o vidro finalmente dividido após a etapa de moagem e alcalinizado com hidróxido de potássio ou hidróxido de sódio, em presença de água, adquire consistência pelo rápido aumento da viscosidade, tornando-se um sólido rígido decorrido certo tempo de cura, com resistência mecânica variável em função da estequiometria Si:Al, da quantidade de água adicionada e da presença ou não de cargas minerais inertes. Adição dos álcalis hidróxido de cálcio, juntamente com o hidróxido de sódio e silicato de sódio, acelera o processo de cura e atuam no sentido de aumentar a resistência mecânica dos materiais.0033 In a more specific way, to obtain geopolymeric cement, flat glass residues / rejects from the most varied sources must be ground to an appropriate granulometry, and the degree of fineness of the glass obtained in the grinding process is related to the its reactive power, that is, the thinner it is, the faster the reaction rate with the alkalis of the geopolymerization process. Good reactivity is achieved with glass particles with an average size of less than 250pm until 1 pm. The degree of fineness of the particles is a variable dependent on the type of geopolymeric material to be manufactured, that is, for application as cementitious compounds, surface finish, monolithic materials or even composite materials. In this way, the glass finally divided after the grinding stage and made alkaline with potassium hydroxide or sodium hydroxide, in the presence of water, acquires consistency due to the rapid increase in viscosity, becoming a rigid solid after a certain curing time, with resistance variable mechanics depending on the stoichiometry Si: Al, the amount of water added and the presence or not of inert mineral charges. Addition of alkali calcium hydroxide, together with sodium hydroxide and sodium silicate, accelerates the curing process and act to increase the mechanical strength of the materials.
0034 Um exemplo, não restritivo frente ao objeto reivindicado, baseia-se em composições geopoliméricas com substituição parcial do vidro moído por materiais inertes (cargas minerais) na qual estes podem ser fabricadas tendo um mínimo de quarenta e cinco a oitenta por cento de vidro moído como agente cimentante, um a cinco por cento de álcalis, vinte cinco a trinta e cinco por cento de carga mineral e água na proporção estequiométrica de trinta e cinquenta por cento em peso. As0034 An example, non-restrictive in relation to the object claimed, is based on geopolymeric compositions with partial replacement of ground glass with inert materials (mineral fillers) in which these can be manufactured having a minimum of forty-five to eighty percent of ground glass as a cementing agent, one to five percent alkali, twenty five to thirty five percent mineral charge and water in the stoichiometric proportion of thirty and fifty percent by weight. At
10/11 cargas minerais utilizadas podem ser oriundas de matérias-primas naturais constituídos em grande parte por argilominerais, tais como o talco, caulim, siltitos, quartzitos, xistos/folhelhos, solos lateríticos, ou seja, silicatos e/ou aluminossilicatos diversos e outras matérias-primas naturais tais como o calcário calcítico ou dolomítico, cal virgem, os quais constituem as matérias-primas inertes naturais. A alumina (óxido de alumínio), óxidos de zinco e magnésio, constituem as matérias primas inertes sintéticas, e também podem ser utilizadas em composições geopoliméricas a base de vidro. Podem também ser utilizados resíduos de materiais de construções civis devidamente moídos para fabricação de argamassas, concretos e outros materiais monolíticos. Devido a estes materiais também possuírem materiais cimentantes em sua composição, as mesmas apresentam características altamente favoráveis quanto ao tempo de cura e resistência mecânica final.10/11 mineral fillers used may come from natural raw materials made up largely of clay minerals, such as talc, kaolin, siltstones, quartzites, shales / shales, lateritic soils, ie silicates and / or diverse aluminosilicates and others natural raw materials such as calcitic or dolomitic limestone, lime, which are the natural inert raw materials. Alumina (aluminum oxide), zinc and magnesium oxides, are the synthetic inert raw materials, and can also be used in glass-based geopolymer compositions. Residues of duly ground civil construction materials can also be used for the manufacture of mortars, concrete and other monolithic materials. Due to the fact that these materials also have cementing materials in their composition, they have highly favorable characteristics in terms of curing time and final mechanical resistance.
0035 Desta forma, na aplicação em concretos, além das altas resistências obtidas num período relativamente curto e as resistências à corrosão química, abrasão, choque térmico e altas temperaturas, superam a dos concretos tradicionais que utilizam o cimento Portland como composto ligante.0035 In this way, in the application in concrete, in addition to the high strengths obtained in a relatively short period and the resistance to chemical corrosion, abrasion, thermal shock and high temperatures, they surpass that of traditional concretes that use Portland cement as a bonding compound.
0036 O cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção apresentam como vantagens específicas tanto na sua obtenção como na sua aplicação: alternativa eficiente ao cimento Portland convencional; elevada economia de energia no processo de obtenção; diminuição na emissão de CO2 na atmosfera durante a obtenção; menor capacidade de poluição do ambiente; não necessita de tratamento térmico; alta capacidade de reciclagem de vidros que são materiais não biodegradáveis; alta resistência a elevadas temperaturas como frente ao fogo; ótimo isolante térmico e acústico; altamente refratário; ótimo ligante ligações químicas fortes; e matriz inorgânica a amorfa.0036 Geopolymeric cement from recycled glass and its process have specific advantages in both obtaining and applying it: efficient alternative to conventional Portland cement; high energy savings in the procurement process; decrease in the emission of CO 2 in the atmosphere during production; less capacity for environmental pollution; does not need heat treatment; high recycling capacity of glasses that are non-biodegradable materials; high resistance to high temperatures as against fire; excellent thermal and acoustic insulation; highly refractory; great binder strong chemical bonds; and inorganic to amorphous matrix.
0037 Por tudo que foi exposto, trata-se de um composto para construção civil que será bem recebido pelos usuários de cimentos Portland e cimentos geopoliméricos em geral, pois o presente cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção apresentam inúmeras vantagens, tais como: grande segurança, confiabilidade e agilidade na obtenção e nas aplicações; grande resistência e0037 For all that was exposed, it is a compound for civil construction that will be well received by users of Portland cements and geopolymeric cements in general, since the present geopolymeric cement from recycled glass and its process of obtaining have numerous advantages, such as: great security, reliability and agility in obtaining and in applications; great resistance and
11/11 durabilidade geral, aliado a um baixo grau de deterioração; grande rendimento e desempenho na sua aplicação em virtude de sua concepção geral; elevado conforto, comodidade e segurança aos usuários; custos totalmente acessíveis, o que possibilita uma ótima relação custo/benefício; prática e segura utilização por quaisquer usuários; grande faixa de alcance; perfeita e direta adaptação aos mais diversos tipos de vidros reciclados; baseado no conceito de ecologicamente correto; excelente precisão na formulação; e a certeza de se ter um cimento geopolimérico que atenda plenamente as legislações e normas vigentes e as condições básicas necessárias a sua aplicação como um todo.11/11 general durability, combined with a low degree of deterioration; great performance and performance in its application due to its general design; high comfort, convenience and safety to users; totally accessible costs, which allows an excellent cost / benefit ratio; practical and safe use by any users; wide range; perfect and direct adaptation to the most diverse types of recycled glass; based on the concept of ecologically correct; excellent formulation accuracy; and the certainty of having a geopolymer cement that fully complies with the laws and regulations in force and the basic conditions necessary for its application as a whole.
0038 Todos estes atributos permitem classificar este cimento geopolimérico a partir de vidros reciclados e seu processo de obtenção, como uma solução totalmente versátil, eficiente, prática e segura para ser aplicado diretamente tanto na forma de cimentos como elemento aglutinante, materiais de revestimento (acabamento), união de diferentes materiais de base metálica, mineral ou vegetal, ou ainda na forma de materiais monolíticos tradicionais ou materiais compósitos, pelos mais variados usuários e nos mais diversos tipos de locais, independente das características gerais, que estas possam apresentar, sendo ainda de grande facilidade de aplicação e manuseio, aliada ao grande desempenho e excelentes características gerais; contudo as quantidades podem variar de acordo com as necessidades de cada aplicação.0038 All of these attributes make it possible to classify this geopolymer cement from recycled glass and its process of obtaining it, as a totally versatile, efficient, practical and safe solution to be applied directly both in the form of cements as a binder, coating materials (finishing) , union of different metallic, mineral or vegetable based materials, or even in the form of traditional monolithic materials or composite materials, by the most varied users and in the most diverse types of locations, regardless of the general characteristics that they may present, being still of great ease of application and handling, combined with great performance and excellent general characteristics; however, the quantities may vary according to the needs of each application.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102014032028-8A BR102014032028A2 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | GEOPOLIMERIC CEMENT FROM RECYCLED GLASSES AND THEIR OBTAINING PROCESS |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| BR102014032028-8A BR102014032028A2 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | GEOPOLIMERIC CEMENT FROM RECYCLED GLASSES AND THEIR OBTAINING PROCESS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR102014032028A2 true BR102014032028A2 (en) | 2019-03-26 |
Family
ID=67250806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR102014032028-8A BR102014032028A2 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | GEOPOLIMERIC CEMENT FROM RECYCLED GLASSES AND THEIR OBTAINING PROCESS |
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| BR (1) | BR102014032028A2 (en) |
-
2014
- 2014-12-19 BR BR102014032028-8A patent/BR102014032028A2/en not_active Application Discontinuation
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