Estado, componentes y propiedades

1. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM
Edificio Forum 3. Novartis Campus , Basel. Diener&Federle. 2004

2. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Estado vitreo
• Tipo de estructura molecular que carece de ordenamiento
atómico sistemático y regular a distancias atómicas
relativamente grandes.
• Un sólido puede tener estructura cristalina o vítrea:
• Metales: Estructura cristalina
• Cerámicos: Estructura cristalina, vítrea o mezcla
• Polímeros: Estructura cristalina, vítrea o mezcla
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

3. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Componentes
• Vitrificante: forma el esqueleto estructural
>70% SiO2 (del cuarzo o arena silícea)
• Fundentes: bajan el punto de fusión e impiden la
cristalización, pero reducen la resistencia
~15% Na2O (de la sosa)
• Estabilizadores: insolubilizan y fijan la composición y evitan la
desvitrificación
~10% CaO (de la caliza)
• Aditivos: fluidificantes , colorantes, etc.
~5% óxidos metálicos
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4. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Microestructura
• Amorfa, como líquido
sobreenfriado
• Grupos silicato (SiO4-
) con
modificadores de red (Ca, K,
Na, Pb, etc.)
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

5. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Comportamiento durante enfriamiento. Cristal vs vidrio
• Tg: Temperatura de transición vítrea
• Tm: Temperatura de fusión
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

6. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Tipos según su composición
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM
Vitrificantes Fundentes
Estabilizantes y
aditivos
Silícico
(resist. Fuego)
> 95% sílice
Calcosódico
(vidrio común)
Sílice 70% Sosa 15% Cal 25%
Calcopotásico
(Crown o forestal)
Sílice Potasa Cal
Borosilicato
(Pyrex)
Sílice 60-80%
Bórax: 10-25%
Sosa
Potasa
Al2 O3
Plúmbico
(Flint glass)
(Cristal de Bohemia)
(Antirradiación RX)
Sílice 30-70% Sosa y/o potasa Plomo 18-65%
Bórico
(Strasse)
bórax

7. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Tipos según su composición
• Silícico
• para crisoles y elementos resistentes al fuego
• SiO2 ≥ 95% fusión > 1500ºC
• Calcosódico
• común para acristalamiento
• Calcopotásico
• mas transparente y brillante
• fácil tallado → cristalería doméstica
• Borosilicato (pyrex)
• bajo coeficiente de dilatación
• mayor durabilidad y resistencia al choque térmico
• para piezas resistentes al calor
• Plúmbico (flynt-glass)
• muy transparente, buena sonoridad a la percusión
• baja temperatura de reblandecimiento
• fácil tallado → decoración y cristal. doméstica de calidad
• Bórico
• brillo elevado → cristalería doméstica
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8. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades físicas
• DN = DA = f (T)=2,5 g/cm3
• Porosidad cero
• Incombustibles, pero muy frágiles ante el choque térmico
• La viscosidad disminuye con la temperatura
• TTV vs. TF (a 100P)
• Fractura frágil, concoidea
• Se puede templar y recocer
• Atacable por sustancias alcalinas (pH>7)
• Los vidrios calcopotásicos (medievales) son más sensibles a
la contaminación
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

9. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades ópticas
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

10. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades ópticas
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

11. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades ópticas
• Isótropo
• Transparente (sin tratamientos)
• I refracción = 1,45-1,55
• I reflexión = 5-8%
• I transmisión = 85-95% (Factor solar)
• Impermeable a la radiación UV y a la IR de mayor longitud de
onda
• Opacidad y traslucidez por medio de:
• Dispersión en la masa de otra fase con diferente I refracción
• Tratamiento superficial
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12. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades mecánicas
• Resistencia a compresión mucho mayor que a tracción
– σc (MPa )= 800 a 1000 370-510
– σt (Mpa )= 3 a 9 370-510
– σf = 10 a 50 MPa (200 MPa si está templado) 320-400
• E (Mpa)= 50.000-80.000 Mpa 210.000
• Hmohs= 5-7 5
• Rotura frágil, sin fluencia.
• Rotura concoidea
• Sensible al choque térmico
• Generalmente, la rotura se produce
por defectos superficiales (fisuras, arañazos…)
S-275-JR
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

13. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades mecánicas. Tratamientos de mejora
• Recocido: calentamiento a unos 600 ºC y enfriamiento
suave
– Elimina tensiones internas del proceso de enfriamiento y
retracción, por difusión atómica
• Templado: calentamiento, con enfriamiento rápido
superficial, al aire.
– Introduce una tensión en la superficie (como “pretensado”)
– La rotura: en fragmentos pequeños
– Disminuye la tenacidad
– Disminuye la res. al impacto
– Mejora la res. a flexión
• Tratamiento químico: intercambio
de iones en la superficie de Na por K(como “cuñas”)
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

14. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades mecánicas. Tratamientos de mejora
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

15. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades mecánicas. Tratamientos de mejora
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

16. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades mecánicas. Tratamientos de mejora
• VIDRIOS DE SEGURIDAD:
• Vidrios templados
• Vidrios laminares templados
• Vidrios laminares con capas de
butiral de polivinilo
• Clasificación:
• Nivel A: Seguridad física (caídas,
impactos)
• Nivel B: Antiagresión y antirrobo:
impactos contundentes
• Antibala
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

17. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades mecánicas. Tratamientos de mejora
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

18. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades mecánicas. CTE-SU y CTE-SE-AE
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM
• Fuerza aplicada h=1,20 m.
• C Acceso al publico
• E Zonas de trafico
• F Cubiertas

19. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades energéticas
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM
• ce=0'8~1J/g°C (0'2cal/g°C)
• λ=1kcal/h.m°C
• αt=8~10×10-6
.ºC-1
aumenta si disminuye
cantidad de cuarzo
• A1 incombustible
sin contribución en
grado menor
• Resistencia choque térmico:
• Ordinario <30ºC
• Recocidos <60ºC
• Templados <240ºC

20. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades energéticas. Tratamientos de mejora
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

21. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades energéticas. Tratamientos de mejora
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

22. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades energéticas. Tratamientos de mejora
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

23. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Propiedades energéticas. Tratamientos de mejora
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

24. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Fabricación. Vidrio soplado
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

25. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Fabricación. Vidrio flotado
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

26. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Fabricación. Vidrio moldeado
• Prensado de la masa de vidrio en moldes metálicos.
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27. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Fabricación. Vidrio moldeado
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

28. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Procesado. Vidrio laminar
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM
• Pegado lamina PVB a 20ºC
• Calentamiento conjunto 70ºC para eliminación aire
• Autoclave 12-14 kg/cm2
y 135ºC a 150ºC para asegurar
adhesión perfecta.

29. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Procesado. Vidrio con cámara de aire
• Cortado
• Lavado
• Colocación perfil
• Sellado primario y secundario
• Introducción gas argón
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30. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Acabados superficiales. Vidrio colado o laminado
• Laminado de masa fluida sobre
rodillo que imprimen rugosidad.
• Espesores: 6 a 7 mm.
• Dimensiones máximas: 2,5 x 1,8 m
• Tipos:
• Impreso
• Vidrio armado (fuego)
• U-Glass
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

31. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Acabados superficiales. Vidrio colado o laminado
• U-glass:
• Vidrio impreso con perfil en U.
• Opcionalmente puede ir armado.
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

32. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Acabados superficiales. Vidrio colado o laminado
• U-glass:
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

33. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Acabados superficiales. Vidrio antirreflejo
• Tratamiento mateado en ambas caras. Cuadros
• Recubrimiento por inmersión en oxidos metálicos
interferenciales reduce reflexión al 1%. Escaparates
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34. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Acabados superficiales. Vidrio esmerilado
• Por ataque superficial de ácido fluorhidrico.
• Por chorro de arena
• Por desbaste con muelas y polvo abrasivo de esmeril.
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM
Kunsthaus, Bregenz. Peter Zumthor 2002

35. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Acabados superficiales. Vidrio tintado
• Con tintas especiales.
• Control solar según densidad.
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

36. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Acabados superficiales. Vidrio serigrafiado
• Técnica similar al estampado textil
• Butiral interpuesto
• En rigor no es acabado superficial
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM
Biblioteca Eberswalde. Herzog & de Meuron 1999.

37. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Acabados superficiales. Vidrio metalizado
• Azogado o plateado:
• Espejos
• Deposición química de Cu y
Ag
• Deposición de Cu sobre cara
plateada
• Aplicación laca anticorrosiva
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38. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Acabados superficiales. Vidrio metalizado
• Metalizado pirolítico:
• Durante el proceso de fabricación
• Reacción química y descomposición de óxidos metálicos a
600ºC
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

39. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Acabados superficiales. Vidrio metalizado
• Pulverización catódica:
• Vidrio una vez templado
• En cámara de vacio
• Vidrios de baja emisividad
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40. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Productos convencionales de vidrio
1. Pavés líneas
2. Pavés ondulado
3. Vidrio armado
4. Vidrio templado
5. Vidrio con cámara de aire
6. Vidrio laminar
7. Vidrio blindado
8. Vidrio esmerilado
9. Espejo
10. Vidrio baja emisividad
11. U-glass
12. Vidrio decorado
13. Vidrio metalizado
14. Capa de oxidos metálicos
15. Vidrio serigrafiado
16. Vidrio impreso
17. Vidrio plano
18. Común Sencillo
19. Común Doble
20. Luna Delgada
21. Luna
22. Luna gruesa
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41. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Productos especiales. Vidrios curvados
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

42. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Productos especiales. Vidrios contra el fuego
• Vidrios parallamas (PF):
• Armados
• Al borosilicato (Tipo Pyran)
• Vidrios cortafuegos (RF):
• Tipo “Cortaflam” y “Pyrobel”: gel
interior
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43. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Productos especiales. Vidrios electrocrómico
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

44. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Productos especiales. Vidrios electrocrómico
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM
Tienda Loewe, Madrid. Estudio Lamela.2001.

45. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Productos especiales. Vidrio estructural
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

46. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Productos especiales. Vidrio estructural
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM
Ascensores Museo Reina Sofia, Madrid. Ian Ritchie. 1988

47. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Productos especiales. Vidrio celular
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

48. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Productos especiales. Fibra de vidrio
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

49. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Productos especiales. Vitrocerámica
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

50. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Problemática ambiental. Emisiones CO2 en la producción
• Sosa, caliza y dolomita son carbonatos que producen CO2 al
fusionarse. 1 kg de vidrio=300 gr de CO2 .
• Para calentar el horno se necesita energía en cuya
producción se genera CO2.
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51. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Problemática ambiental. Reciclaje
• Calcin (cascotes de vidrio) sustituto del plastón (materias
primas vírgenes) hasta ciertos limites.
• 10% de calcin implica ahorro de un 2,5% de energía (baja
punto de fusión) y aumenta la carga del horno en un 10-15%
(mayor capacidad de producción).
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52. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Problemática ambiental. Reciclaje
MATERIALES DE CONSTRUCCION. DCTA. ETSA. UPM

53. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Problemática ambiental. Climatización de los edificios
• Ganancias de calor en verano por efecto invernadero.
• Perdidas de calor en invierno por elevada transmitancia del
material.
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54. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Problemática ambiental. Climatización de los edificios. CTE-HE
• Vidrio 4/12/4, U=2,9 W/m2
K, F=0,76
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55. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Durabilidad
• Buena en general. Mejor,
cuanto mayor contenido en
sílice y menor en Na y K
• Ataques químicos:
• Alcalis: le atacan
• Acidos: ataque por
fluorhídrico
• Ataque biológico:
• Bacterias, algas y líquenes
• Vidrios antiguos:
• Exceso de fundentes
aparecen sin combinar y se
pueden hidrolizar en
ambientes humedos. Forma
carbonatos.
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56. UD. 6. VIDRIO
CURSO 2011-2012
Resumen
• El vidrio se ha utilizado tradicionalmente en construcción
• Aunque su evolución tecnológica lo ha situado a la
vanguardia de la construcción
• Es un material barato, fácil de obtener y manipular, con gran
variabilidad de productos
• Frágil pero duradero, resistente al agua, incombustible e
imputrescible
• E imprescindible en arquitectura
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