CZ20003781A3 - Pojivová geopolymerní směs - Google Patents

Pojivová geopolymerní směs Download PDF

Info

Publication number
CZ20003781A3
CZ20003781A3 CZ20003781A CZ20003781A CZ20003781A3 CZ 20003781 A3 CZ20003781 A3 CZ 20003781A3 CZ 20003781 A CZ20003781 A CZ 20003781A CZ 20003781 A CZ20003781 A CZ 20003781A CZ 20003781 A3 CZ20003781 A3 CZ 20003781A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
percent
surface area
specific surface
mixture
Prior art date
Application number
CZ20003781A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ291443B6 (cs
Inventor
Franti©Ek Doc. Rndr. Drsc. ©Kvára
Ali Dipl. Ing. Allahverdi
Original Assignee
Vysoká ©Kola Chemicko-Technologická
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoká ©Kola Chemicko-Technologická filed Critical Vysoká ©Kola Chemicko-Technologická
Priority to CZ20003781A priority Critical patent/CZ291443B6/cs
Publication of CZ20003781A3 publication Critical patent/CZ20003781A3/cs
Publication of CZ291443B6 publication Critical patent/CZ291443B6/cs

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

Oblast techniky
Vynález se týká pojivové geopolymerní směsi tvrdnoucí při teplotách 15 až 95 °C , určené pro výrobu kaší, malt a betonů sestávající se z až 93.99 hmotn.% elektrárenského popílku s měrným povrchem 100 až 600 m2/kg, až 50 hmotn. % hydraulicky aktivní látky s měrným povrchem 200 až 600 m2/kg, např. mletého slínku portlandského cementu, vysokopecní granulované strusky 5 až 15 hmotn.% alkalického aktivátoru, jako je na př. směs sodného a/nebo draselného vodního skla a NaOH či KOH, vyjádřené jako % Na2O, s poměrem SiO2/Na2O = 0.1 až 1.0, a 1 až 20% hlinité přísady.
Dosavadní stav techniky
Latentně hydraulicky, aktivní látky, jako je granulovaná vysokopecní struska, elektrárenský popílek, přírodní nebo umělé pucolány jsou součástí směsných portlandských cementů. Tyto látky se aktivně účastní procesu hydratace portlandského cementu, kdy aktivující látkou je především Ca(OH)2, jenž vzniká při hydrataci slínkových minerálů. Hydraulicky aktivní látky jsou však schopné i za nepřítomnosti Ca(OH)2 vytvářet hydráty, které poskytují hmoty s měřitelnými mechanickými vlastnostmi,» Takovými aktivátory latentně hydraulických látek jsou některé alkalické sloučeniny, jako je na př. Na2CO3, NaOH nebo Na2SiO3.
Ví/
Základní údaje o těchto pojivech, „struskoalkalických cementech“, nacházíme v literatuře na př. v knize V.D.Gluchovskij: “Soil Silicates“, Kijev 1959, dále v Proceedings 1. International Conference „Alkaline Cements and Concretes“, Kijev 1994 a řadě dalších. V těchto pracech jsou popsány směsi latentně hydraulických látek (zejména strusek a dalších), kde je užit alkalický aktivátor ve formě vodního skla, Na2CO3 a NaOH.
• · φ * * · · • * · · t * · ι • · · * *· »*
Ve spisu US 4.,410,365 je popsáno pojivo na bázi mleté granulované vysokopecní strusky a alkalického aktivátoru, na př. NaOH, Na2SO4.
o
V US 4Λ303χ912 je popsáno alkalické pojivo s nízkým vodním součinitelem, vhodné pro přípravu kaší, malt i betonů. Pojivo se skládá nejméně z 50 % hmotn. hydraulického materiálu, jako je struska nebo technický či přírodní pucolán, a mající měrný povrch nejméně 400 m2/kg. Pojivo dále obsahuje 0.1 až 5% hmotn. plastifikátoru a 0.5 až 8% hmotn. NaOH nebo Na2CO3.
V US 5*076*851 je popsán směsný bezsádrovcový portlandský cement obsahující 60 až 96.7% hmotn. mletého slínku portlandského cementu s měrným povrchem 350 až 550 m2/kg a 3 až 40% hmotn. mleté latentně hydraulické látky, jako je vysokopecní granulovaná struska, popílek a další. Pojivo dále obsahuje 0.1 až 3% hmotn. plastifikátoru a 0.5 až 6% hmotn. Na2CO3, NaOH nebo NaHCOs.
V US 5,084,102 je popsán cement, který obsahuje 20 až 60% hmotn. mleté vysokopecní strusky s měrným povrchem 500 až 650 m2/kg a 40 až 80% hmotn. elektrárenského popílku a dále 2% hmotn. mletého slínku portlandského cementu (vztaženo na směs strusky a popílku) a dále 2 až 12 % hmotn. křemičitanu sodného s poměrem SiO2/Na2O =1 až 2.
V US 5*601^643 je popsán cement na bázi elektrárenského popílku. Toto pojivo vhodné pro přípravu kaší, malt i betonů se skládá z popílku a 2 až 20 % hmotn. alkalického křemičitanu (počítáno jako Na2O) s poměrem SiO2/Na2O =0.2 až 075. Pojivo dosahuje vysokých pevností zejména po hydrotermálním zpracování při teplotách 40 až 90 °C.
V US 5*482*549 je popsán cement sestávající se z mleté vysokopecní strusky s měrným povrchem 500 až 700 m2/kg a mletého elektrárenského popílku s měrným povrchem JjOO až750 m2/kg v poměru 20:80 až 70:30 hmCdílua dále obsahující nejméně φό hmotn. mletého slínku portlandského cementu a 2 až 12 % hmotn. křemičitanu sodného.
• · • · • · • ····
Dosavadní známá řešení pojiv na bázi alkalicky aktivovaných popílků mají nevýhodu v nízkých pevnostech. Tato nevýhoda je řešena použitím hydrotermálních postupů při tvrdnutí. Vyšších pevností lze dosáhnout jen při užití popílků s vyšším obsahem CaO (popílky class C podle klasifikace ASTM). Při užití běžných křemičitých popílků s nízkým obsahem CaO (class F podle ASTM klasifikace) a při užití známých postupů dosahováno jen velmi nízkých pevností a to i při použití hydrotermálních postupů.
Podstata vynálezu
Postup podle vynálezu odstraňuje problém nízkých počátečních pevností a nutnosti použití hydrotermálních postupů.
Pojivová geopolymerní směs tvrdnoucí při teplotách 15 až 95 °C , určená pro výrobu kaší, malt a betonů sestávající se z až 93.99 % hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 100 až 600 m2/kg, až 50 % hmotn. hydraulicky aktivní látky s měrným povrchem 200 až 600 m2/kg, např. mletého slínku portlandského cementu, vysokopecní granulované strusky 5 až 15% hmotn. alkalického aktivátoru, jako je na př. směs sodného la nebo draselného vodního skla a NaOH či KOH, vyjádřené jako % hmotn. Na2O, s poměrem SiO2/Na2O -0.1 až 1.0.
a 1 až 20% hmotn. hlinité přísady spočívá podle vynálezu v tom, že hlinitá přísada je jemně mletá látka obsahující nejméně 35% hmotn. AI2O3, jako jsou např. alumináty vápenaté, slínek hlinitanového cementu, gibbsit, boemit, bezvodý AI2O3, kalcinovaný nebo nekalcinovaný bauxit, hlinitý jíl, slin, hyd^xíd hlinitý, slída a hlinitá přísada má s výhodou více než 50% hmotn. částic menších než 60 pm.
Řešení podle vynálezu je založeno na systematických experimentech při kterých bylo nalezeno, že přísada hlinité látky (s obsahem AI2O3 vyšším než 35% hmotn.) s 50% částic menších než 60 pm do směsi popílku, alkalického aktivátoru výrazně zvyšuje pevnosti po zatvrdnutí. Toto zvýšení pevností je tak výrazné, že není nutné používat energeticky náročných hydrotermálních postupů při tvrdnutí. Pro dosažení optimálních vlastností směsí podle vynálezu je vhodná i přísada mleté hydraulické • · · látky jako je vysokopecní granulovaná struska či mletý slínek portlandského cementu. Jako hlinitou látku s obsahem AI2O3 vyšším než 35% hmotn. je možné užít hlinitany vápenaté, slínek hlínitanového cementu, gibbsit, boemit, bezvodý AI2O3, kalcinovaný či nekalcinovaný bauxit, hlinitý jíl, slin, hydroxid hlinitý, slídu aj.
Příčinou zvýšení pevností při postupu podle vynálezu je průnik atomů Al do síťovité struktury skelné fáze popílku tvořené skupinami S1O4. Systematické studium hydratačních produktů ve směsích podle vynálezu pomocí metod FTIR a NMR v pevné fázi ukazuje jasnou souvislost mezi obsahem Al v síťovité křemičité struktuře a dosaženými pevnostmi resp. rychlostí vývoje těchto pevností. Jako hydratační produkty byly v zatvrdlých směsích podle vynálezu identifikovány amorfní látky podobné zeolitům (zeolitické prekurzory) vytvářející dvoj a trojrozměrnou polymerní si; Tyto „geopolymerní“ materiály mají velmi nízkou pórovitost a vysokou odolnost vůči agresivnímu prostředí, zejména vůči kyselinové korozi.
Geopolymerní pojivovou smés je možné použít pro výrobu kaší, malt i betonů
Vynález, je popsán v následujících příkladech.
Příklady provedení
Přiklad 1. L·
Pojivová směs obsahovala 8OP/0 hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 290 m2/kg, 10 % hmotn.’ hlínitanového cementu (s obsahem částic menších než 100 μιτι^ 8^/o) a 1 oj/ο hmotn. alkalického aktivátoru (jako Na2O) s poměrem Si2O/Na2O=0.6. Poměr vody ku pevné fázi (vodní součinitel) w=0.40. Po zatvrdnutí dosáhla pevnost v tlaku po 28 dnech 22 MPa . Při absenci přísady hlínitanového cementu dosáhla pevnost 12 MPa .
Příklad 2.
Pojivová směs obsahovala 88% hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 460 m /kg, 2% hmotn. hlínitanového cementu (s obsahem castic menších než 60 pm 55%) a 10% hmotn. alkalického aktivátoru (jako Na2O) s Si2O/Na2O -0.6. Vodní součinitel směsi byl 0.38. Po zatvrdnutí při teplotě 25 °C bylo dosaženo pevností v tlaku 40 MPa po 28 dnech. Při tvrdnutí pojivá za hydrotermálních
podmínek (4 hodiny ve vodní páře při teplotě'80 °G ) bylo dosaženo pevností 43 MPa.
Příklad 3.
Pojivová směs obsahovala 87% hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 460 m2/kg, 3% hmotn. hlinitanového cementu (s obsahem částic menších než 60 pm 55%) a 10% hmotn. alkalického aktivátoru (jako Na2O) s SÍ2O/Na2O =0.6. Vodní součinitel směsi byl 0.38. Po zatvrdnutí při teplotě 25 °C bylo dosaženo pevností v tlaku 52 MPa po 28 dnech. Při tvrdnutí pojivá za hydrotermálních podmínek (4 hodiny ve vodní páře při teplotě 80 °C ) bylo dosaženo pevností 50 MPa.
Příklad 4.
Pojivová směs obsahovala 85% hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 460 m2/kg, 5% hmotn. hlinitanového cementu (s obsahem částic menších než 60 μίτι 55%) a 10% hmotni alkalického aktivátoru (jako Na2O) s Si2O/Na2O =0.6. Vodní součinitel směsi by! 0.38. Po zatvrdnutí při teplotě 25 °C bylo dosaženo pevností v tlaku 70 MPa po 28 dnech. Při tvrdnutí pojivá za hydrotermálních podmínek (4 hodiny ve vodní páře při teplotě 80 °C ) bylo dosaženo pevností 80 MPa.
Příklad 5.
Pojivová směs obsahovala 80% hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 460 m2/kg, 10% hmotn. hlinitanového cementu (s obsahem částic menších než 60 pm 55%) a 10% hmotn. alkalického aktivátoru (jako Na2O) s Si2O/Na2O =0.6. Vodní součinitel směsi byl 0.38. Po zatvrdnutí při teplotě 25 °C bylo dosaženo pevností v tlaku 70 MPa po 28 dnech. Při tvrdnutí pojivá za hydrotermálních podmínek (4 hodiny ve vodní páře při teplotě 80 °C ) bylo dosaženo pevností 70 MPa.
Příklad 6.
• ·
.........
Pojivová směs obsahovala 78 % hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 540 m2/kg, 5% hmotn. AI2O3 (80% částic menších než 60 pm ) 5% hmotn. slínku portlandského cementu směrným povrchem 540 m2/kg a 12% hmotn. alkalického aktivátoru (jako Na2O) s SÍ2O/Na2O = 0.8.
Po zatvrdnutí při teplotě 25 °C dosáhla pojivová směs po 28 dnech pevnosti 75 MPa.
. Při tvrdnutí pojivá za hydrotermálních podmínek (3 hodiny ve vodní páře při teplotě 85 °C ) bylo dosaženo pevností 80 MPa.
Příklad 7.
Pojivová směs obsahovala 78% hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 580 m2/kg, 10% hmotn. tepelně aktivovaného kaolinu (obsah AI2O3 55/ s 70% částic menších než 60 pm a 7% hmotn. alkalického aktivátoru (jako Na2O) s Si2O/Na2O - 0.9. Po zatvrdnutí při teplotě 25 °C dosáhla pojivová směs po 28 dnech pevnosti 45 MPa. Při tvrdnutí pojivá za hydrotermálních podmínek (3 hodiny ve vodní páře při teplotě 85 °C ) bylo dosaženo pevností 50 MPa.
Průmyslová využitelnost
Vynález je využitelný ve stavebnictví.
71/ .2000 -

Claims (2)

  1. Patentové nároky
    1. Pojivová geopolymerní směs tvrdnoucí při teplotách 15 až 95 °C , určená pro výrobu kaší, malt a betonů sestávající se z
    35 až 93.99 % hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 100 až 600 m2/kg,
    0 až 50 % hmotn. hydraulicky aktivní látky s měrným povrchem 200 až 600 m2/kg, např. mletého slínku portlandského cementu, vysokopecní granulované strusky 5 až 15% hmotn. alkalického aktivátoru, jako je na př. směs sodného /a nebo draselného vodního skia a NaOH π K.OH, vyjádřené jako % hmotn. Na20, s poměrem SiO2/Na2O = 0.1 až 1.0.
    a i-20ř/o hmotn. hlinité přísady vyznačená tím, že o hlinitá přísada je jemně mletá látka obsahující nejméně 35 Yo hmotn. AI2O3, jako jsou
    -A např. alumináty vápenaté, slínek hhnitanoveho cementu, gibbsit, boemit, bezvodý AÍ2O3, kalcínovaný nebo nekalcinovaný bauxit, hlinitý jíl, slin, hydóxid hlinitý, slída
  2. 2. Pojivová geopolymerní směs podle|b©4w[ 1, vyznačená tím, že hlinitá přísada má více než 50% hmotn. částic menších než 60 pm.
CZ20003781A 2000-10-12 2000-10-12 Pojivová geopolymerní směs CZ291443B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20003781A CZ291443B6 (cs) 2000-10-12 2000-10-12 Pojivová geopolymerní směs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20003781A CZ291443B6 (cs) 2000-10-12 2000-10-12 Pojivová geopolymerní směs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20003781A3 true CZ20003781A3 (cs) 2002-06-12
CZ291443B6 CZ291443B6 (cs) 2003-03-12

Family

ID=5472223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20003781A CZ291443B6 (cs) 2000-10-12 2000-10-12 Pojivová geopolymerní směs

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ291443B6 (cs)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ302939B6 (cs) * 2010-12-16 2012-01-18 Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby
CZ305741B6 (cs) * 2015-01-22 2016-02-24 Technická univerzita v Liberci Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran
CZ306484B6 (cs) * 2015-12-10 2017-02-08 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Způsob přípravy bezslínkového hydraulického pojiva
WO2019072993A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-18 Katholieke Universiteit Leuven MONOLITHES NOT COOKED
CZ308037B6 (cs) * 2018-03-05 2019-11-06 Tomáš Hanzlíček Protipožární těsnicí hmota
RU2772194C2 (ru) * 2017-10-11 2022-05-18 Католике Университейт Лёвен Безобжиговые монолиты

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050103232A1 (en) 2003-11-19 2005-05-19 Gadkaree Kishor P. Composition and method for making ceramic filters
EP1570715A1 (en) 2004-03-02 2005-09-07 Eurochem N.V. Seed pellets and soils for growing plants
CZ301705B6 (cs) * 2004-04-26 2010-06-02 Svoboda@Pavel Popílkový beton, jeho složení, zpusob prípravy geopolymerní reakcí aktivovaného úletového popílku a užití
CZ300134B6 (cs) * 2007-02-14 2009-02-18 Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby
CZ304412B6 (cs) * 2007-04-16 2014-04-23 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Popílkový beton
EP2385966A2 (en) 2009-01-09 2011-11-16 Stephen Alter Geopolymer compositions
CZ2010855A3 (cs) 2010-11-23 2012-05-30 Rázl@Ivan Cementové kompozity odolné kyselinám a vysokým teplotám a zpusob jejich výroby
CZ201529A3 (cs) * 2015-01-21 2016-04-27 Vysoké Učení Technické V Brně Způsob výroby bezslínkových hydraulických geopolymerních materiálů s využitím odpadních technologických kalů z výroby vodního skla

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ302939B6 (cs) * 2010-12-16 2012-01-18 Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby
CZ305741B6 (cs) * 2015-01-22 2016-02-24 Technická univerzita v Liberci Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran
CZ306484B6 (cs) * 2015-12-10 2017-02-08 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Způsob přípravy bezslínkového hydraulického pojiva
WO2019072993A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-18 Katholieke Universiteit Leuven MONOLITHES NOT COOKED
CN111630020A (zh) * 2017-10-11 2020-09-04 勒芬天主教大学 非烧制整体料
US11111179B2 (en) 2017-10-11 2021-09-07 Katholieke Universiteit Leuven Non-fired monoliths
CN111630020B (zh) * 2017-10-11 2022-03-18 勒芬天主教大学 非烧制整体料
RU2772194C2 (ru) * 2017-10-11 2022-05-18 Католике Университейт Лёвен Безобжиговые монолиты
CZ308037B6 (cs) * 2018-03-05 2019-11-06 Tomáš Hanzlíček Protipožární těsnicí hmota

Also Published As

Publication number Publication date
CZ291443B6 (cs) 2003-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Burduhos Nergis et al. Geopolymers and their uses
Nergis et al. Geopolymers and their uses
Palacios et al. Effectiveness of mixing time on hardened properties of waterglass-activated slag pastes and mortars
Istuque et al. Behaviour of metakaolin-based geopolymers incorporating sewage sludge ash (SSA)
CZ20003781A3 (cs) Pojivová geopolymerní směs
Kryvenko et al. The effect of nanosilica on the early strength of alkali-activated portland composite cements
Ferreira et al. Perspective of the application of ash from the ceramic industry in the development of alkali-activated roof tiles
Maenami et al. Hydrothermal solidification of kaolinite–quartz–lime mixtures
Castaldelli et al. Preliminary studies on the use of sugar cane bagasse ash (SCBA) in the manufacture of alkali activated binders
CA2989367A1 (en) Activator having a low ph value for supplementary cementitious material
KR20120044014A (ko) 고강도 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법
Indrawati et al. Mechanical strength of trass as supplementary cementing material
Maske et al. Review of application of plain and calcined bentonite as a cement blending material in concrete and mortar
Kishar et al. Geopolymer cement based on alkali activated slag
Janowska-Renkas et al. Properties of geopolymers from conventional fly ash activated at increased temperature with sodium hydroxide containing glass powder obtained from the recycling of waste glass
Baki et al. Sustainable cementitious binders containing high-volume red mud
Tashima et al. Spent FCC catalyst for preparing alkali-activated binders: An opportunity for a high-degree valorization
CZ2005211A3 (cs) Pojivová smes obsahující druhotnou surovinu, zpusob její výroby a její pouzití
Öztürk et al. Improving the strength of metakaolin-lime based binder
Akgün Determination of pozzolanic activity for using natural zeolite analcime in sustainability additive cement products
Puri et al. Eco-friendly binders based on fly ash
Heikal et al. Effect of sulphate, chloride and elevated temperature on the properties of Egyptian slag binder
Janotka et al. Hydration of Portland Cement–Natural Zeolite Mortar in Water and Sulphate Solution
Awalluddin et al. A review of the developments in geopolymer technology
US20250346527A1 (en) Geopolymer coating for acid and elevated temperature resistance

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20111012