BG3539U1 - Two-dimensional inclusion nano-reinforced concrete - Google Patents
Two-dimensional inclusion nano-reinforced concrete Download PDFInfo
- Publication number
- BG3539U1 BG3539U1 BG4619U BG461919U BG3539U1 BG 3539 U1 BG3539 U1 BG 3539U1 BG 4619 U BG4619 U BG 4619U BG 461919 U BG461919 U BG 461919U BG 3539 U1 BG3539 U1 BG 3539U1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- kaolin
- nano
- composition
- lithium
- concrete
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Област на техникатаField of technology
Настоящият полезен модел принадлежи към областта на бетоните и по-специално до бетоните с високи якостни показатели от армировка и още по-точно тези с полимерна армировка.The present utility model belongs to the field of concretes and in particular to concretes with high reinforcing strengths and in particular those with polymer reinforcement.
Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION
Състави за бетон са известни на човечеството от времето на Римската империя. Бетоните, по подобие на стоманата, търпят непрекъсната еволюция и фина настройка.Concrete compositions have been known to mankind since the time of the Roman Empire. Concretes, like steel, are constantly evolving and fine-tuning.
Техническа същност на полезния моделTechnical essence of the utility model
Настоящият полезен модел се отнася до състав на бетон армиран с нано-размерни включвания произлизащи от разслояването на тримерни вторични кристали в състава на бетона, които действат като вътрешна армировка предотвратяваща появата и разпространението на пукнатини, водещи до разрушение на материала. Нано-армировката се получава in situ, т.е. в рамките на омрежваща реакция, което гарантира нейната дисперсност и възможност за хомогенизиране.The present utility model relates to a composition of concrete reinforced with nano-sized inclusions resulting from the stratification of three-dimensional secondary crystals in the concrete composition, which act as internal reinforcement preventing the appearance and spread of cracks leading to the destruction of the material. Nano-reinforcement is obtained in situ, i. within a crosslinking reaction, which guarantees its dispersion and the possibility of homogenization.
Нано-армировката на бетона се постига в рамките на процес по производство на геополимер, който след пълно омрежване попада в класификацията на зеолит. Множество патенти и други справки описват методи за получаване на зеолити и молекулни сита. Книгата на Д. В. Брек, озаглавена „Zeolite Molecular Sieves“, публикувана от Interscience през 1974 г, е христоматийна. По принцип, синтези на силикоалуминатни гелове в силни, или силно концентрирани водни алкали се провеждат по хидротермален път. Сместа от реагенти, съдържаща голям излишък от вода, се запечатва в контейнер при постоянно налягане и температура. За предпочитане налягането е атмосферно, а температурата е в границите от около 25°С до 125°С. Реакцията продължава повече от десет часа, докато се получи кристализация на продуктите. Тези продукти са много порести и имат лоши механични свойства, дори когато са агломерирани със свързващо вещество и съдържат агрегат, т.е. са включени в състава на бетон.The nano-reinforcement of concrete is achieved within the process of production of geopolymer, which after complete crosslinking falls into the classification of zeolite. Numerous patents and other references describe methods for preparing zeolites and molecular sieves. DV Breck's book, Zeolite Molecular Sieves, published by Interscience in 1974, is a textbook. In general, syntheses of silicoaluminate gels in strong or highly concentrated aqueous alkalis are carried out by the hydrothermal route. The mixture of reagents, containing a large excess of water, is sealed in a container at constant pressure and temperature. Preferably the pressure is atmospheric and the temperature is in the range of about 25 ° C to 125 ° C. The reaction lasts more than ten hours until crystallization of the products occurs. These products are very porous and have poor mechanical properties, even when agglomerated with a binder and contain an aggregate, i. are included in the composition of concrete.
Полезният модел се отнася по същество до състав на бетон, който е нано-армиран с двумерни включвания бетон и съдържащ от 1/100 до 1/10 от свързващата си компонента силико-алуминатно минерално полимерно съединение, получено чрез поликондензация на реагентна смес, която има състав, изразен като оксиди, както следва: 1/3 х Li2O 2/3 х К2О : А12О3: у SiO2: z Н2О, където в напълно хидратирана форма ,,ζ“ е стойност по-голяма от 0 и най-много равна на 5, „у“ е стойност в диапазона 3 до 4, и „х“ е стойност в диапазона 1 до около 1.5. Този минерален полимер задължително съдържа каолин, който е източник на А12О3 и SiO2, но съдържанието му в геополимерната нано-армировка не се ограничава с това, а има за цел да бъде разлистен до двумерна нано-армировка in situ в състава на бетона съгласно полезния модел, към който е добавен в начален етап, т.е. тази част от свързващото вещество е разбъркана и приготвена преди добавянето на други компоненти като вода, агрегат, пясък и цимент. Съставът представлява смес от твърди разтвори, като едната фаза е калиево-литиев полисиликат с формула: (l/3x-l) Li2O : (2/Зх-1) К2О : (у-2) SiO2: (z-1) Н2О и втора фаза на калиево-литиев полисиалатен полимер.The utility model relates essentially to a concrete composition which is nano-reinforced with two-dimensional concrete inclusions and containing from 1/100 to 1/10 of its bonding component a silico-aluminate mineral polymer compound obtained by polycondensation of a reagent mixture which has composition, expressed as oxides, as follows: 1/3 x Li 2 O 2/3 x K 2 O: A1 2 O 3 : y SiO 2 : z H 2 O, where in fully hydrated form "ζ" is a value of greater than 0 and at most equal to 5, "y" is a value in the range 3 to 4, and "x" is a value in the range 1 to about 1.5. This mineral polymer necessarily contains kaolin, which is a source of A1 2 O 3 and SiO 2 , but its content in the geopolymer nano-reinforcement is not limited to this, but aims to be leafy to two-dimensional nano-reinforcement in situ in the composition of concrete according to the utility model to which it is added at an initial stage, i.e. this part of the binder is mixed and prepared before the addition of other components such as water, aggregate, sand and cement. The composition is a mixture of solid solutions, one phase being potassium lithium polysilicate with the formula: (l / 3x-1) Li 2 O: (2 / 3x-1) K 2 O: (y-2) SiO 2 : (z -1) H 2 O and the second phase of potassium-lithium polysialate polymer.
По този начин съгласно полезния модел съставът представлява смес от твърди разтвори, като едната фаза е калиево-литиев полисиликат с формула: (l/3x-l) Li2O : (2/Зх-1) К2О : (у-2) SiO2: (z-1) Н2О и втора фаза на калиево-литиев полисиалатен полимер.Thus, according to the utility model, the composition is a mixture of solid solutions, one phase being potassium-lithium polysilicate with the formula: (l / 3x-1) Li 2 O: (2 / 3x-1) K 2 O: (y-2 ) SiO 2 : (z-1) H 2 O and a second phase potassium-lithium polysialate polymer.
Количествата на реагентите за тази част на свързващото вещество, за предпочитане, следва съотношението (К2О + Li2O) / А12О3 в границите от около 1 до 1,5 и съотношението SiO2 / А12О3 е в обхвата от 3 до 4. По-високите съотношения предизвикват фаза на свободен калиев или литиев силикат във втвърден бетон и причиняват миграция на калиев или литиев силикат, което може да наруши физичните и механичните свойства на получените бетонни продукти. Задължително е източникът на SiO2 и А12О3 да представлява каолинова глина, като остатъчната част от SiO2 в пропорцията се доставя от други минерали като диатомична пръст. Задължително е съдържанието на литиево съединение с алкална реакция, като за предпочитане това е литиев хидроксид. Алкалната реакция на разтвора осигурява минимализиране на зета-потенциала на каолинита, а литиевите катиони интеркалират между слоевете на каолинита и водят до неговия разпад в двумерни нано-размерни кристалити, служещи за вътрешнаThe amounts of reagents for this part of the binder preferably follow the ratio (K 2 O + Li 2 O) / A1 2 O 3 in the range from about 1 to 1.5 and the ratio SiO 2 / A1 2 O 3 is in the range from 3 to 4. Higher ratios cause a phase of free potassium or lithium silicate in hardened concrete and cause migration of potassium or lithium silicate, which can disrupt the physical and mechanical properties of the resulting concrete products. The source of SiO 2 and A1 2 O 3 must be kaolin clay, with the remainder of the SiO 2 in proportion being supplied by other minerals such as diatomaceous earth. The content of a lithium compound with an alkaline reaction is obligatory, preferably lithium hydroxide. The alkaline reaction of the solution minimizes the zeta potential of kaolinite, and lithium cations intercalate between the layers of kaolinite and lead to its decomposition into two-dimensional nano-sized crystallites, serving as internal
3148 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 04.2/30.04.2020 армировка. Геополимерната реакция е артефакт на състава и pH на средата, като корекцията на съдържанието на силика има за цел да предотврати нежелани физико-химични последствия от дефицит на SiO2 и разширяване на действието на сместа и като свързващо вещество, т.е. биндер в състава на бетона, където осигурява наличие на нано-размерни двумерни армиращи агенти - слоеве от химически ексфолиран in situ каолинит.3148 Descriptions to utility registration certificates № 04.2 / 30.04.2020 reinforcement. The geopolymer reaction is an artifact of the composition and pH of the medium, and the correction of the silica content aims to prevent undesirable physicochemical consequences of SiO 2 deficiency and to expand the action of the mixture and as a binder, i. binder in the composition of concrete, where it provides the presence of nano-sized two-dimensional reinforcing agents - layers of chemically exfoliated in situ kaolinite.
Последователността от действия по смесване за получаване на това минерално полимерно съединение и нано-армировка включва смесване на алумино-силикатен оксид (каолинит) и диатомна пръст в смесител. Смесването на калиевия и литиев хидроксид може да се извърши чрез смесване на алкалите във вода е полисиликат (диатомна пръст) и след това добавяне на този разтвор към алумино-силикатния оксид. За предпочитане, смесването на алумино-силикатния оксид е воден полисиликат предшества добавянето на алкали, които се въвеждат посредством воден разтвор. Така получената реагентна смес е стабилна и запазва своята реактивност дори след дълги периоди на съхранение. Освен това тази смес е лесна за работа и съхранение. Зреенето на сместа продължава от 1 до 4 h при стайна температура, за което време каолинитът ще претърпи химическо разслоение in situ до двумерна нано-размерна вискозна смес. След етапа на зреене, сместа се въвежда в състава на бетон, без да е необходимо да се модифицира състава му. Ефектът от включването на двумерни нано-размерни слоеве в състава на бетона е неговото уякчаване.The sequence of mixing steps to obtain this mineral polymer compound and nano-reinforcement involves mixing aluminosilicate oxide (kaolinite) and diatomaceous earth in a mixer. The mixing of potassium and lithium hydroxide can be done by mixing the alkalis in water is polysilicate (diatomaceous earth) and then adding this solution to the aluminosilicate oxide. Preferably, the mixing of the aluminosilicate oxide is aqueous polysilicate precedes the addition of alkalis which are introduced by means of an aqueous solution. The reagent mixture thus obtained is stable and retains its reactivity even after long periods of storage. In addition, this mixture is easy to handle and store. Maturation of the mixture lasts from 1 to 4 hours at room temperature, during which time the kaolinite will undergo chemical stratification in situ to a two-dimensional nano-sized viscous mixture. After the maturation stage, the mixture is introduced into the concrete composition without the need to modify its composition. The effect of the inclusion of two-dimensional nano-sized layers in the composition of concrete is its strengthening.
ПримерExample
Следващият пример илюстрира начина за получаване на нано-армиран бетон, съдържащ наноразмерен армиращ агент, получен in situ, съгласно настоящия полезен модел.The following example illustrates a method of preparing a nano-reinforced concrete containing a nanosized reinforcing agent obtained in situ according to the present utility model.
Приготвя се 860 g реагентна смес, съдържаща 11.33 шо! вода, 1.1 шо1 калиев хидроксид, 0.5 шо1 литиев хидроксид, 4.46 шо1 силициев диоксид и 1.081 шо1 алуминиев триоксид. Източникът на алуминиев триоксид е изцяло каолинит (калкулиран като 1:1 силициев диоксид и алуминиев триоксид). Остатъкът от силициев диоксид е добавен като диатомна пръст. Хидроксидите, посочени по-горе, са разтворени и смесени във водата. Останалите компоненти са разбъркани до хомогенна суха смес в блендер. Към сместа е добавен алкалния разтвор и двете компоненти са смесени в блендер.860 g of reagent mixture containing 11.33 [mu] g are prepared. water, 1.1 sho1 potassium hydroxide, 0.5 sho1 lithium hydroxide, 4.46 sho1 silicon dioxide and 1,081 sho1 aluminum trioxide. The source of aluminum trioxide is entirely kaolinite (calculated as 1: 1 silicon dioxide and aluminum trioxide). The residue of silica was added as diatomaceous earth. The hydroxides mentioned above are dissolved and mixed in the water. The remaining components are mixed until a homogeneous dry mixture in a blender. The alkaline solution was added to the mixture and the two components were mixed in a blender.
Разбърканата смес се изважда след това и се съхранява в ПЕ затворен съд по време на зреенето, проведено при стайна температура в продължение на 4 h. От така получения състав се взима 60 g аликвота за рентгеноструктурен анализ, който потвърждава наличието на нано-размерни двумерни слоеве от каолинит и идентифицира геополимерната двуфазна структура.The stirred mixture was then removed and stored in a PE sealed container during maturation at room temperature for 4 hours. From the composition thus obtained, a 60 g aliquot was taken for X-ray diffraction analysis, which confirmed the presence of nano-sized two-dimensional layers of kaolinite and identified the geopolymer two-phase structure.
Остатъкът от сместа се добавя като пълнител на референтна бетонна смес без корекции към водо-циментното съотношение, т.е. механично добавен като фин агрегат и се разбърква е останалите компоненти на състав за бетон в блендер. Тегловното съотношение на армировката в бетонната смес е 1/10 от теглото на циментовата смес. Изработени и изпитани са множество тестови блокчета за проверка на якостните характеристики на получения бетон на 7-мия и 28-мия ден, както и сравнени е референтни стойности за неармиран бетон, т.е. еталон. Изненадващо беше установено статистически значимо увеличение на якостта на огъване (+7%) и натиск (+22%) на армирания бетон спрямо този на еталона, както и свиване на разброса от стойности, за якостите, т.е. тестовите образци на армирания бетон имат показатели в (44%) по-тесен диапазон около средната стойност.The rest of the mixture is added as a filler to the reference concrete mixture without corrections to the water-cement ratio, ie. mechanically added as a fine aggregate and mix the remaining components of the concrete composition in a blender. The weight ratio of the reinforcement in the concrete mixture is 1/10 of the weight of the cement mixture. Numerous test blocks were made and tested to check the strength characteristics of the obtained concrete on the 7th and 28th day, as well as reference values for non-reinforced concrete were compared, ie. standard. Surprisingly, a statistically significant increase in the bending strength (+ 7%) and pressure (+ 22%) of the reinforced concrete compared to that of the standard was found, as well as a reduction in the scatter of values for the strengths, ie. the test specimens of the reinforced concrete have indicators in (44%) a narrower range around the average value.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG4619U BG3539U1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Two-dimensional inclusion nano-reinforced concrete |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG4619U BG3539U1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Two-dimensional inclusion nano-reinforced concrete |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BG3539U1 true BG3539U1 (en) | 2020-03-16 |
Family
ID=74855716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BG4619U BG3539U1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Two-dimensional inclusion nano-reinforced concrete |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
BG (1) | BG3539U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112645647A (en) * | 2020-12-30 | 2021-04-13 | 同济大学 | Nano-silica modified geopolymer anticorrosive mortar and preparation method thereof |
-
2019
- 2019-11-28 BG BG4619U patent/BG3539U1/en unknown
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112645647A (en) * | 2020-12-30 | 2021-04-13 | 同济大学 | Nano-silica modified geopolymer anticorrosive mortar and preparation method thereof |
CN112645647B (en) * | 2020-12-30 | 2022-08-26 | 同济大学 | Nano-silica modified geopolymer anticorrosive mortar and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liew et al. | Structure and properties of clay-based geopolymer cements: A review | |
US9834479B2 (en) | Tailored geopolymer composite binders for cement and concrete applications | |
Bakharev | Resistance of geopolymer materials to acid attack | |
US6964302B2 (en) | Zeolite-containing cement composition | |
US7140440B2 (en) | Fluid loss additives for cement slurries | |
CN112194426B (en) | Preparation method of high-waterproof corrosion-resistant concrete | |
CN111499238A (en) | Preparation method of zeolite geopolymer cementing material | |
JPS59164659A (en) | Liquid cure accelerator for concrete mixture | |
US4129450A (en) | Acetylene vessel filler composition | |
CN108455622A (en) | A kind of CASH mineral and preparation method thereof being suitable for improving alkali-activated slag system volume stability | |
BG3539U1 (en) | Two-dimensional inclusion nano-reinforced concrete | |
Pangdaeng et al. | Effect of sodium hydroxide concentration and sodium silicate to sodium hydroxide ratio on properties of calcined kaolin-white portland cement geopolymer | |
Fu et al. | Zeolite-based additives for high alumina cement products | |
CN114685104B (en) | Diatomite alkali-activated porous lightweight concrete for deep-sea floating island construction and preparation method and application thereof | |
RU2664083C1 (en) | Method for obtaining the acid resistant binder | |
CN112142437B (en) | Cement-based capillary crystalline waterproof material and preparation method thereof | |
KR102139468B1 (en) | Method for manufacturing geopolymer using metakaolin | |
Sagoe-Crentsil | Role of oxide ratios on engineering performance of fly-ash geopolymer binder systems | |
CN114956712B (en) | LC40 full-light pumping ceramsite concrete and preparation method thereof | |
CN113185173B (en) | Novel concrete retarder and preparation method thereof | |
El-Hemaly et al. | Influence of slag substitution on some properties of sand-lime aerated concrete | |
RU2759255C2 (en) | Composition and method for manufacturing heat-insulating concrete | |
CN114890751A (en) | High-durability marine concrete doped with modified silica sol and preparation method thereof | |
ALTAN et al. | Mechanical Examination of Fly Ash and Zeolite-Based Geopolymer Mortars | |
Kukina et al. | ORGANO-MINERAL MODIFIER OF CLAY SOILS STRENGTHENED BY CEMENT |