Modelo de utilidad por "Composición de geopolímero"

Reivindicaciones:
+ ES-1305411_U1. Una composición de geopolímero que comprende: una mezcla curada de una escoria y una disolución acuosa activadora de R(OH) o {IMAGEN-01}, donde R se selecciona entre Na+, Li+ y K+ y donde la escoria es una escoria de soldadura de arco sumergido. 2. La composición de geopolímero según la reivindicación 1 caracterizada porque la disolución activadora es: Na(OH) o {IMAGEN-02}. 3. La composición de geopolímero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 caracterizada porque la relación en peso disolución acuosa activadora/escoria se encuentra entre 0,3 y 0,5. 4. La composición de geopolímero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizada porque la concentración del Na2O o del Na(OH) en la disolución acuosa activadora está en un rango entre el 1% y el 15%. 5. La composición de geopolímero según la reivindicación 4 caracterizado porque la concentración del Na2O o del Na(OH) en la disolución acuosa activadora está en un rango entre el 4% y el 10%. 6. Hormigón que comprende la composición de geopolímero definido en alguna de las reivindicaciones 1 a 5. 7. Hormigón según la reivindicación 6 que comprende la composición de geopolímero y un árido en una relación en peso comprendida entre 1/2 y 1/10. 8. Mortero que comprende la composición de geopolímero definido en alguna de las reivindicaciones 1 a 5. 9. Mortero según la reivindicación 8 que comprende la composición de geopolímero y un árido en una relación en peso comprendida entre 1/2 y 1/6.

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+ ES-1305411_U Composición de geopolímero OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención se encuadra en el campo técnico de la construcción y se refiere en particular a una composición de geopolímero y a los morteros y a los hormigones obtenidos a partir de la composición de geopolímero de la invención. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El hormigón es el material de construcción más utilizado en el mundo debido a que su aplicación es muy versátil. El ingrediente esencial del hormigón es el cemento portland (CP) . El CP presenta problemas medioambientales. La reacción clave implicada en la fabricación del CP es la descomposición del carbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono (CO2) . La producción de CP no solo consume una considerable cantidad de energía, también emite una cantidad sustancial de CO2 y otros gases de efecto invernadero a la atmósfera. El calentamiento global es causado por la emisión de gases de efecto invernadero como el CO2 a la atmósfera. La industria mundial del cemento contribuye alrededor de 4.000 millones de toneladas anuales de emisiones de gases de efecto invernadero. La producción de una tonelada de CP emite aproximadamente una tonelada de CO2 en la atmósfera. Además, una gran cantidad de minerales naturales se usa durante el proceso de fabricación del cemento. Por ello, en la actualidad se están buscando materiales alternativos que sustituyan al cemento portland convencional. En este sentido, la tecnología de los geopolímeros es uno de los desarrollos clave para sustituir el CP, ya que es un sustituto ecológico y de bajo costo. En los últimos años, los geopolímeros han atraído considerable atención debido a su características físicas y químicas como, baja permeabilidad, buena resistencia química y buen comportamiento al fuego. Debido a estas propiedades ventajosas, el geopolímero es un candidato prometedor como alternativa al cemento Portland ordinario para el desarrollo de productos sostenibles en la fabricación de materiales de construcción de hormigón o mortero. Las ventajas de los geopolímeros es que crean un cemento que requiere una cantidad mínima de materiales naturales, producen una cantidad mínima de subproductos industriales y generan una reducida cantidad de CO2 durante la producción. Los geopolimeros pueden fabricarse a partir de diferentes materiales y residuos. Por ejemplo, en la patente con número de solicitud WO2020056470 se describe el procedimiento de obtención de geopolímeros caracterizado por su etapa de sinterización, comprendiendo dicho proceso las etapas de: (1) formar una composición de geopolímero que comprende al menos un precursor de aluminosilicato, un agente activador alcalino y agua, en el que en el artículo de geopolímero, las partículas precursoras de aluminosilicato están recubiertas al menos parcialmente por el agente activador alcalino; y (2) calcinar el geopolímero para sinterizar el mismo. Por otro lado, en los elementos de construcción se pueden utilizar escorias industriales que eviten que sean llevadas al vertedero y que aporten buenas características físico químicas al producto final. Por ejemplo, las escorias de soldadura de arco sumergido han sido utilizadas para desarrollar elementos de construcción, pero no geopolímeros. Estas escorias han sido exclusivamente mezcladas con cemento Portlan. En el documento "Desarrollo de materiales de construcción con residuo de escoria de soldaduras" de Eiffage, publicado en la página web https://www.eiffageinfraestructuras.es/es/desarrollo-de-materiales-de-construccion-con-residuoescoria-de-soldadura/, se describen mezclas de cemento Portlan con las escorias. En esta publicación se refieren a la capacidad puzolánica de las escorias, esta capacidad se mide en cementos a los que se les adiciona un compuesto que reacciona con el clinker, el cemento portland. En la presente invención se ha desarrollado una nueva composición de geopolímero a partir de escorias de soldadura de arco sumergido evitando el cemento portland. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La soldadura de arco sumergido es un proceso en el cual el calor es aportado por un arco eléctrico generado entre uno o más electrodos y la pieza de trabajo. Este arco eléctrico está sumergido en una capa fundente granulada que lo cubre totalmente, protegiendo el metal depositado durante la soldadura. De aquí el nombre del proceso. El fundente se va depositando delante del arco a medida que avanza la soldadura. Cuando se solidifica, se extrae el exceso de undente granulado para utilizarlo nuevamente y el fundido se elimina mediante piqueteado. En los equipos modernos existe una aspiradora que absorbe el excedente de fundente y lo envía nuevamente a la tolva de alimentación. El material solidificado del fundente es lo que se denomina escoria de soldadura de arco sumergido (submerged arc welding slag - SAWS) . Una gran cantidad de fundente se convierte en escoria durante el proceso de soldadura y, como esta debe eliminarse, se requiere espacio en vertederos para su disposición, pues no es biodegradable y por tanto no se descompone con el tiempo. Hoy en día, la mayoría de las veces las escorias de soldadura de arco sumergido se desechan en vertederos, lo que tiene un coste, por ello es interesante darle un uso a dicho residuo. En la presente invención se ha desarrollado una composición de geopolímero obtenido a partir de escorias de soldaduras de arco sumergido. El término geopolimeros se refiere a polímeros sintéticos inorgánicos formados a partir de aluminosilicatos activados por una disolución básica a temperatura ambiente. En la presente invención se ha desarrollado una composición de geopolímero a partir de escorias de soldaduras de arco sumergido, escorias que aportan el compuesto de aluminosilicato. En un primer aspecto la invención se refiere a una composición de geopolímero que comprende: una mezcla curada de una escoria y una disolución acuosa activadora de R (OH) , o R2O S O donde R se selecciona entre Na+, Li+ y K+ y donde la escoria es una escoria de soldadura de arco sumergido. La gran diferencia en cuanto a composición de un hormigón que comprende un geopolímero, respecto al hormigón convencional, es que el aglutinante se reemplaza completamente por un polímero inorgánico, geopolímero. Por lo tanto, el hormigón obtenido es mejor desde un punto de vista medioambiental. Otra gran diferencia respecto al CP, es que los geopolímeros no forman hidratos de silicato de calcio para la formación y resistencia de la matriz, para ello utilizan la policondensación de la sílice y la alúmina y un alto contenido en álcali para alcanzar la resistencia estructural y así tener un comportamiento adecuado a pesar de que el hormigón no tienen cemento Portlan en su composición. Por ello otros aspectos de la invención se refieren a hormigones y morteros que comprenden la omposición del geopolímero de la invención. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN Como hemos visto el primer aspecto de la invención se refiere a una composición de geopolímero que comprende: una mezcla curada de una escoria y una disolución acuosa activadora de R (OH) o R2O S D 2, donde R se selecciona entre Na+, Li+ y K+y donde la escoria es una escoria de soldadura de arco sumergido. De manera preferente el activador es Na (OH) o Na2OSiO 2. De manera preferente la relación en peso, disolución acuosa activadora/escoria, se encuentra entre 0, 3 y 0, 5. Preferentemente, la concentración en peso respecto al volumen del Na2O o del Na (OH) en la disolución acuosa activadora está en un rango entre el 1% y el 15%, más preferentemente entre el 4% y el 10%. De manera preferente la disolución acuosa activadora tiene un pH comprendido en un rango entre 13 y 14. De manera preferente la mezcla se realiza en un rango comprendido entre los 10°C y los 33°C. De manera preferente la temperatura de curado está en un rango entre los 10°C y los 33°C. En otra materialización preferente la temperatura de curado está en un rango comprendido entre 60°C y 80°C durante un tiempo comprendido entre las 24 horas y las 60 horas y posteriormente entre los 10°C y los 33°C. Finalmente, como se ha dicho es un aspecto de la invención el hormigón y el mortero que comprende el geopolímero de la invención. De manera preferente el hormigón comprende geopolimero y un árido en una relación en peso comprendida entre 1/2 y 1/10. De manera preferente el mortero comprende geopolimero y un árido en una relación en peso comprendida entre 1/2 y 1/6. Ejemplos de la invención Ejemplo 1 Preparación de un mortero Se preparó un mortero a partir del geopolímero de la invención y un árido. Se utilizó como árido arena silícea normaliza. El geopolímero se obtuvo a partir de una relación en peso disolución activadora/escoria de soldadura de arco sumergido de 0, 4. El activador seleccionado fue Na2O SiO2, la relación en peso entre SiO2/Na2O fue 1/1 y la concentración en disolución que se ensayó de Na2O fue 4%, 5% y 6%. En la Tabla 1 se muestran las cantidades utilizadas en las dosificaciones. Tabla 1. Cantidades utilizadas en el mortero. Los morteros fueron preparados en una amasadora siguiendo la norma UNE EN 196-1. Para cada muestra (Na2O al 4%, 5% y 6%) se hicieron un total de tres probetas prismáticas de medidas 160x40x40 mm. Independientemente del tipo de activador alcalino y la concentración, todas las probetas fueron desmoldadas tras 24 horas, Transcurrido el tiempo de curado, se midió la resistencia a flexión y a la compresión en una prensa hidráulica siguiendo la norma EN 196-1. Con estas dosificaciones se obtienen morteros con resistencias de hasta 50 Mpa. Ejemplo 2. Preparación de hormigón En la fabricación de hormigón se utilizó el geopoliméro de la invención. Para la síntesis del geopolímero se emplearon escoria de soldadura de arco sumergido, dos tipos de activadores alcalinos, Na2OSiO 2 y el hidróxido de sodio (NaOH) . Inicialmente, para la disolución activadora con Na2OSiO2, se decidió utilizar una relación en eso disolución/escoria=0, 5, SiO2/Na2O=1 y tres valores diferentes de Na2O; 6%, 8% y 10%. En las Tabla 2 se muestran las cantidades utilizadas para las dosificaciones. Tabla 2 Los hormigones fueron preparados en una amasadora de laboratorio. Para cada muestra, se hicieron un total de tres probetas cilíndricas de 15x30 cm. Independientemente del tipo de activador alcalino y la concentración, todas las probetas fueron desmoldadas tras 24 horas. Transcurrido el tiempo de curado, se midió la resistencia a compresión en una prensa hidráulica según la normativa europea de referencia. Con estas dosificaciones se obtienen hormigones con resistencias de hasta 55 Mpa a 28 días. Esta fabricación de hormigones se realizó mediante un proceso de amasado especial para hormigones, también valido para morteros: Se realiza un mezclado de la escoria de soldadura de arco sumergido con el activador y una cantidad entre el 70 y 80% del agua de amasado obtenido de la dosificación calculada (en adelante Amasado 1 o A1) . Partiendo del activador (Na2OSiO2 y/o NaOH) en estado sólido (en escamas u otro formato) , previamente dicho precursor se disuelve correctamente en el agua indicada (entre el 70 y 80%) . A continuación, se introduce en esa agua en la escoria a utilizar en su totalidad. Se mezcla con giros sucesivos con una varilla de forma manual o en la propia amasadora durante un periodo de entre 2 y 10 minutos, según la finura y porosidad de la escoria. El objeto de este mezclado previo o primero (A1) entre la escoria y el activador es conseguir la máxima activación de la escoria de soldadura de arco sumergido para que finalmente las prestaciones mecánicas, principalmente, sean las máximas en los hormigones y morteros que se realicen. Independientemente, se mezcló en seco los áridos (en adelante Amasado 2 o A2) . En el momento óptimo del A2 se introdujo la mezcla obtenida del A1. El resto del agua hasta el 100% se utilizó para "limpiar" o arrastrar el posible producto que esté adherido en las paredes del recipiente donde ha estado el producto de A1. Dicha limpieza se consideró óptima con una agitación del resto del agua de forma mecánica o manual, con ayuda de una varilla o elemento similar durante unos segundos. Esta agua de "limpieza" se introdujo en la A2 y se dejaron todos los elementos de la dosificación juntos en la amasadora un periodo entre 8 y 10 minutos.

Publicaciones:
ES1305411 (29/01/2024) - U Solicitud de modelo de utilidad
ES1305411 (19/04/2024) - Y Modelo de utilidad
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En fecha 23/02/2023 se realizó 5101 Registro Instancia Solicitud Cambio de Modalidad
En fecha 04/08/2023 se realizó Suspenso en examen de oficio
En fecha 04/08/2023 se realizó 6101U_Notificación defectos en examen de oficio
En fecha 10/08/2023 se realizó Publicación Defectos en examen de oficio
En fecha 09/10/2023 se realizó 3007_Registro contestación al suspenso en examen de oficio
En fecha 22/01/2024 se realizó Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud
En fecha 22/01/2024 se realizó 1110U_Notificación Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud
En fecha 29/01/2024 se realizó Publicación Solicitud
En fecha 29/01/2024 se realizó Publicación Folleto Publicación
En fecha 15/04/2024 se realizó Concesión
En fecha 15/04/2024 se realizó 1201U_Notificación Concesión
En fecha 19/04/2024 se realizó Publicación Concesión Modelo Utilidad