CZ2010943A3 - Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby - Google Patents
Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2010943A3 CZ2010943A3 CZ20100943A CZ2010943A CZ2010943A3 CZ 2010943 A3 CZ2010943 A3 CZ 2010943A3 CZ 20100943 A CZ20100943 A CZ 20100943A CZ 2010943 A CZ2010943 A CZ 2010943A CZ 2010943 A3 CZ2010943 A3 CZ 2010943A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- component
- binder
- metakaolinite
- potassium
- amorphous silica
- 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
-
- 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
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Dvousložkové geopolymerní pojivo sestává z pevné a kapalné složky. Pevnou složku tvorí kalcinovaný mletý kaolin nebo lupek obsahující zejména metakaolinit a amorfní oxid kremicitý. Kapalná složka obsahuje draselný alkalický aktivátor, zejména tekuté draselné vodní sklo. Geopolymerní pojivo obsahuje v sušine 26 až 52 % hmotn. suroviny obsahující zejména metakaolinit, 22 až 58 % hmot. amorfního oxidu kremicitého a 13 až 35 % hmotn. draselného alkalického aktivátoru. V geopolymerním pojivu jsou molární pomery SiO.sub.2.n.:Al.sub.2.n.O.sub.3.n. = 4,8:1 až 10:1, K.sub.2.n.O:Al.sub.2.n.O.sub.3.n. = 0,47:1 až 0,95:1 a K.sub.2.n.O:SiO.sub.2.n. = 0,05:1 až 0,17:1. Pevná složka dvousložkového geopolymerního pojiva se vyrobí smícháním suroviny obsahující zejména metakaolinit s amorfním oxidem kremicitým v hmotnostním pomeru 1:0,5 až 1:2. Kapalná složka se vyrobí primícháním vody do draselného alkalického aktivátoru o obsahu 37 až 55 % hmotn. sušiny v hmotnostním pomeru až 0,5:1. Sušina draselného alkalického aktivátoru je vyjádrena jako suma koncentrací K.sub.2.n.O + SiO.sub.2.n..
Description
Dvousložkové geopolymerní pojivo a způsob jeho výroby
Oblast techniky
Vynález se týká dvousložkového geopolymemího pojivá určeného především pro výrobu umělých pískovců vhodných pro obnovu památek.
Dosavadní stav techniky
Pro přípravu umělých pískovců, injektážních materiálů, lepidel a tmelů určených k vyplňování defektů, spárování, lepení a k reprofilaci zvětralých či jinak poškozených hornin jsou při restaurování či obnově památek používány zejména tři základní druhy materiálů. První je na bázi hydraulických anorganických pojiv (cement, hydraulické vápno), druhý je založen na reakci ethylesteru kyseliny křemičité, který reaguje se vzdušnou vlhkostí za odštěpení ethanolu a současné tvorby amorfního oxidu křemičitého (křemičitého gelu) a třetí využívá organická polymerní pojivá, např. epoxidové, akrylátové a polyesterové pryskyřice. Nevýhodou křemičitého gelu je jeho křehkost. Hydraulická a organická polymerní pojivá mají výrazně odlišné chemické složení i fyzikální vlastnosti ve srovnání s vlastnostmi přírodních hornin. Variantním řešením, které výše popsané nevýhody eliminuje či minimalizuje, je použití geopolymemích pojiv.
Geopolymerní pojivá jsou alkalicky aktivované hlinitokřemičítany. Na rozdíl od pojiv na bázi portlandského cementu, u kterých tvrdnutí probíhá hydratací slínkových minerálů, probíhá vytvrzovaní geopolymemího pojivá poiymerací. Ta zahrnuje částečné rozpouštění hlinitokřemičitanů, transport a orientaci rozpouštěných částic a jejich následnou polykondenzaci. Všechny tyto kroky probíhají ve vysoce alkalickém prostředí, které je podmínkou pro rozpouštění hlinitokřemičitanů. Alkalické hydroxidy a soli také katalyzují uvedené polykondenzační reakce.
Rozpustnost hlinitokřemičitanů je tedy důležitým faktorem určujícím celý proces polymerace. Lze ji zvýšit zahřátím hlinitokřemičitanů, např. kaolinu, při teplotě 600 až 900 °C. Uvedená tepelná úprava způsobuje amorfizaci původní krystalické struktury, např. kaolinitu, a tím zvýšení reaktivity hlinitokřemičitanů. Následná polymerace vede ke vzniku úplně nové amorfní nebo semi-krystalické fáze.
- 2 Způsob přípravy geopolymerů aktivací hlinitokřemičítanů, např. metakaolinu, sodným nebo draselným vodním sklem s různým silikátovým modulem je již znám. Dosud známá geopolymerní pojivá však neumožňují připravit umělé pískovce, které mají pevnost a nasákavost srovnatelnou s určitými druhy přírodních pískovců a současně mají i podobný vzhled a nízkou vyluhovatelnost alkalických kationů. Je známo použití amorfního oxidu křemičitého (tzv. silika) ve formě křemičitých sazí vznikajících při výrobě oxidu zirkoničitého jako aditiva k pojivu na bázi portlandského cementu. Jednou z funkcí tohoto aditiva je snižování porozity cementového tmelu v důsledku zaplnění jeho pórů, což přispívá ke zlepšení mechanických vlastností kompozitních produktů a snížení jejich nasákavosti. Použití amorfní siliky je rovněž známo i pro přípravu geopolymemích pojiv. Ve většině případů se však jedná o pojivá s vysokým obsahem amorfní siliky a tedy s vysokým molámím poměrem oxidu křemičitého k oxidu hlinitému SiO2 : AI2O3 > 10 : 1 a vysokým obsahem alkalického aktivátoru, přičemž tento obsah lze charakterizovat molámím poměrem obsahu alkalického kationtu, například draslíku, k celkovému obsahu hliníku v geopolymemí pojivu, tedy například K2O : AI2O3. Tento poměr v publikovaných případech převyšuje 1, což vede ke zvýšenému nežádoucímu vyluhování alkálií z produktu. V řadě patentů je obsah alkalického aktivátoru vyjádřen jako molámí poměr obsahu oxidu alkalického kationtu k obsahu oxidu křemičitého, tedy například K2O : S1O2, přičemž tento poměr obvykle převyšuje hodnotu 0,25. Ve většině případů jsou jako alkalický aktivátor používána vodní skla s nízkým silikátovým modulem, vyjádřeným například jako molámí poměr K2O ku SiO2 s hodnotou méně než 1,5. Jako alkalický aktivátor jsou též používány hydroxidy alkalických kovů.
V patentovém spisu US 4 642 137 je popsáno pojivo obsahující 100 hmotn. dílů metakaolinu, 20 až 70 hmotn. dílů mleté vysokopecní granulované strusky, 85 až 130 hmotn. dílů popílku nebo kalcínovaného lupku, 70 až 215 hmotn. dílů amorfní siliky a 55 až 145 hmotn. dílů alkalického křemičitanu, obsahujícího až 90 hmotn. dílů hydroxidu sodného a/nebo draselného.
V patentovém spisu WO 9204299 je popsán geopolymemí cement obsahující 40 až 140 hmotn. dílů metakaolinu, 20 až 70 hmotn. dílů mleté vysokopecní granulované strusky, 85 až 130 hmotn. dílů popílku nebo kalcínovaného lupku, 40 až 500 hmotn. dílů speciálního typu amorfní siliky a 5 až 60 hmotn. dílů alkalického křemičitanu, obsahujícího 1 až 50 hmotn. dílů hydroxidu sodného a/nebo draselného. Nevýhodou obou dvou výše uvedených postupů je použití hydroxidu draselného a/nebo sodného pro přípravu alkalického aktivátoru, tj. látek s vyšším stupněm nebezpečnosti než draselné či sodné vodní sklo. Další nevýhodou
-3 dvou výše popsaných postupů je přítomnost vysokopecní granulované strusky v geopolymemím pojivu, která zvyšuje porozitu a nasákavost výsledného produktu.
V patentu US 4 888 311 je popsáno geopolymemí pojivo vhodné pro impregnaci keramických i jiných typů vláken, přičemž jako další složka se používá velmi jemné plnivo (cca 1 pm) na bázi moučky oxidu křemičitého nebo hlinitého, ale nikoliv amorfní siliky, které se rovněž částečně účastní geopolymemích reakcí. Nevýhodou tohoto geopolymemího pojivá je, že molámí poměr SiO2 : A12O3 se pohybuje v rozmezí 2,5 : 1 až 6 : 1 při molámím poměru K2O : A12O3 v rozmezí 0,25 : 1 až 6 : 1.
Patentový spis US 5 342 595 popisuje geopolymemí pojivo obsahujícího amorfní siliku, metakaolin a hydroxid draselný. Hydroxid draselný se nejprve smíchá s amorfní silikou a poté se ke směsi přidá metakaolin. Molámí poměr K2O : A12O3 v pojivu se pohybuje v rozmezí 1 : 1 až 1,6 : 1. Nevýhodou tohoto pojívaje vysoký obsah K2O a použití hydroxidu draselného.
Patentový spis US 5 352 427 popisuje geopolymemí pojivo obsahujícího amorfní siliku, fluorosilikát sodný a draselné vodní sklo se silikátovým modulem 1 jako aktivátor, přičemž molámí poměr K2O : A12O3 v pojivu se pohybuje v rozmezí 1 : 1 až 20 : 1. Nevýhodou tohoto pojivá je vysoký obsah K2O a použití fluorosilikátu, který není chemicky kompatibilní s přírodními pískovci.
Patentový spis US 5 798 307 popisuje geopolymemí pojivo určené především pro výrobu kompozitů vyztužených vlákny, obsahující amorfní siliku, kaolin a jako aktivátor draselné vodní sklo se silikátovým modulem 1, přičemž molámí poměr K2O : A12O3 v pojivu se pohybuje v rozmezí 0,95 : 1 až 9,5 : 1 a molámí poměr SiO2 : A12O3 v rozmezí 6,5 : 1 až 70 : 1. Nevýhodou tohoto pojívaje vysoký obsah K2O.
Přihláška vynálezu WO 2008/048617 popisuje přípravu pojivá aktivací amorfní siliky (především křemeliny), případně její směsí s metakaolinem, vodným roztokem hydroxidu sodného a suspenzí vápna, přičemž molámí poměr Na2O : SiO2 převyšuje hodnotu 0,25 : 1. Nevýhodou tohoto způsobuje použití hydroxidu sodného jako aktivátoru.
V publikaci (Fletcher, R. A., MacKenzie, K. J. D., Nicholson, C. L., Shimada, S.: The composition range of aluminosilicate geopolymers. J. Eur. Ceram. Soc., 25, 2005, 1471-7.) je popisována příprava geopolymemího pojivá se širokým rozmezím molámího poměru SiO2 : A12O3 = 0,5 : 1 až 300 : 1 s použitím metakaolinu a jemné amorfní siliky. Při molámím pomě
-4 “ ru SiO2 : AI2O3 větším než 4 : 1 převyšuje molámí poměr Na2O . AI2O3 hodnotu 1,1 : 1. Nevýhodou tohoto pojívaje tedy vysoký obsah Na2O.
Uvedené nevýhody alespoň zčásti odstraňuje dvousložkové geopolymemí pojivo a způsob jeho výroby dle vynálezu.
Podstata vynálezu
Dvousložkové geopolymemí pojivo, sestávající zpěvné složky a kapalné složky, přičemž pevná složka je tvořena surovinou obsahující zejména metakaolinit a amorfní oxid křemičitý obsahující částice o střední velikosti do 3 μη a kapalná složka obsahuje draselný alkalický aktivátor, charakterizované tím, že dvousložkové geopolymemí pojivo obsahuje v sušině 26 až 52 % hmotn. suroviny obsahující zejména metakaolinit, 22 až 58 % hmotn. amorfního oxidu křemičitého a 13 až 35 % hmotn. draselného alkalického aktivátoru, přičemž v geopolymemím pojivu jsou molámí poměry SiO2 : A12O3 = 4,8 : 1 až 10 :1, K2O : A12O3 = 0,47 : 1 až 0,95 : 1 a K2O : SiO2 = 0,05 : 1 až 0,17 : 1.
Výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo je charakterizované tím, že surovinou obsahující zejména metakaolinit je kaolin kalcinovaný při teplotě 600 až 900 °C,
Další výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo je charakterizované tím, že surovinou obsahující zejména metakaolinit je lupek kalcinovaný při teplotě 600 až 900 °C.
Další výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo je charakterizované tím, že amorfním oxidem křemičitým je oxid křemičitý ve formě křemičitých sazí vznikajících při výrobě oxidu zirkoničitého s obsahem oxidu hlinitého až 3 % hmotn.
Výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo je charakterizované tím, že alkalickým aktivátorem je tekuté draselné vodní sklo.
Způsob výroby dvousložkového geopolymemího pojivá je charakterizovaný tím, že pevná složka se vyrobí tak, že se smíchá surovina obsahující zejména metakaolinit s amorfním oxidem křemičitým v hmotnostním pornem 1 : 0,5 až 1 :2a kapalná složka se vyrobí přimícháním vody do draselného alkalického aktivátoru o obsahu 37 až 55 % hmotn. sušiny v hmotnostním poměru až 0,5 : 1, přičemž sušina vodního skla je vyjádřena jako suma koncentrací K2O + SiO2.
- 5 - ...........
Dvousložkové geopolymemí pojivo se aplikuje tak, že se nejprve smísí pevná složka a kapalná složka dvousložkového geopolymemího pojivá v poměru 1 : 0,4 až 1 : 1,5, pak se geopolymemí pojivo zhomogenizuje s plnivem a pak se ponechá vytvrdnout při teplotách 20 až 60 °C.
Prokázalo se, že použití amorfního oxidu křemičitého ve formě křemičitých sazí jako dalšího reaktantu vedle metakaolinitu významným způsobem zlepšuje mechanické vlastnosti, zejména zvyšuje pevnosti, a snižuje pórovitost výrobku s velmi vysokým obsahem plniva, které se přidává v hmotnostním poměru 3,5 : 1 až 4,6 : 1 vůči geopolymemímu pojivu, přičemž granulometrie tohoto plniva se volí tak, aby odpovídala granulometrii částic v přírodních pískovcích. Uvedená směs geopolymemího pojivá s plnivem se kompaktuje dusáním a nikoliv litím, jako například při aplikaci betonových směsí nebo odpovídajících směsí na bázi geopolymerních pojiv o stejné konzistenci. Ačkoliv pro imitaci vzhledu a dosažení obdobné pevnosti a dalších fyzikálních parametrů některých přírodních pískovců lze použit již známá pojivá, například geopolymemí pojivá dle patentu CZ 300134 nebo WO/03040054, pro dosažení vlastností některých typu pískovců, například božanovského pískovce, nejsou uvedené typy pojiv vhodné.
Amorfní oxid křemičitý ve formě křemičitých sazí obsahující částice o střední velikosti do 3 pm vykazuje v geopolymemím pojivu dle vynálezu dvě funkce. Zaprvé z důvodů své vysoké reaktivity se zapojuje do procesu geopolymerace, tj. podílí se na vzniku geopolymemí matrice, a zadruhé plní úlohu jemného plniva vyplňujícího póry, což vede ke zvýšení pevnosti produktu a snížení jeho nasákavosti.
Na rozdíl od patentů uvedených ve stavu techniky je v postupu dle vynálezu použito takové množství alkalického aktivátoru, aby molární poměr draslíku ku hliníku v geopolymemím pojivu byl v rozmezí 0,47 : 1 až 0,95 : 1. Nižší poměr by vedl k příliš nízkému stupni geopolymerace a tedy nízké pevnosti a vysoké pórovitosti, naopak přebytek draslíku nad stechiometncký poměr K2O : A12O3 = 1:1 vede k tvorbě nezreagovaného, slabě vázaného křemičitanu draselného, který se může uvolňovat kontaktem již vytvrzeného produkt s vodou. Vyluhování kationů alkalických kovů z materiálů použitých při obnově památek je nežádoucí, protože krystalizací jejich solí hrozí vznik tzv. výkvětů.
— 6- ...............:.
Použití komerčně vyráběného draselného vodního skla se silikátovým modulem SiO2 : K2O = 1,6 až 1,7 : 1 jako alkalického aktivátoru místo hydroxidu draselného je pro výrobu kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá výhodné zejména z následujících důvodů:
při stejném obsahu alkálií vykazují geopolymery připravené s použitím alkalického aktivátoru se silikátovým modulem vyjádřeným jako molární poměr SiO2: K2O > 1,6 : 1 větší odolnost k agresivnímu prostředí;
- tekuté draselné vodní sklo se silikátovým modulem vyjádřeným jako molární poměr SiO2: K2O > 1,6 : 1 patří do kategorie dráždivých látek, narozdíl od alkalických aktivátorů se silikátovým modulem SiO2: K2O < 1,6 : 1, které patří do kategorie žíravých látek.
Tekuté draselné vodní sklo naředěné vodou v hmotnostním poměru až 0,5 : 1 na hodnotu vodního součinitele vhodnou pro přípravu geopolymemího pojivá představuje kapalnou složku dvousložkového geopolymemího pojivá. Celkový vodní součinitel je počítán jako poměr hmotnosti celkové vody obsažené v kapalné složce - alkalickém aktivátoru - k celkové hmotnosti pevných složek, tedy suroviny obsahující zejména metakaolinit a také amorfní oxid křemičitý a pevného podílu v kapalné složce (obvykle suma K2O a SiO2).
Pevná a kapalná složka dvousložkového geopolymemího pojivá se obvykle mísí v poměru 1 : 0,4 až 1 : 1,5.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Dvousložkové geopolymerní pojivo
Dvousložková geopolymerní pojivá sestávají se z pevných složek a kapalných složek smíchaných v různých poměrech a jejich složení, viz Tabulka 1. Tabulka 2 uvádí molární poměry oxidů SiO2, AI2O3 a K2O v geopolymemích pojivech.
-Ί Tabulka 1 - Složení dvousložkových geopolymerních pojiv
| označení vzorku | označení pevné složky | označení kapalné složky | hmotnostní poměr pevná složka: kapalná složka | hmotnostní podíl v sušině, % hmotn. | ||
| surovina obsahující zejména metakaolinit Μ1 nebo M4 | amorfní oxid křemičitý M5 | draselný alkalický aktivátor | ||||
| Cl | M1+M5 | VI | 1 : 0,8 | 51,5 | 25,7 | 22,8 |
| C2 | M1+M5 | VI | 1 : 1,13 | 47,0 | 23,5 | 29,5 |
| C3 | M1+M5 | VI | 1 : 1,5 | 43,2 | 21,6 | 35,2 |
| C4 | M1+M5 | VI | 1 : 0,85 | 38,0 | 38,0 | 24,0 |
| C5 | M1+M5 | VI | 1 : 0,88 | 30,0 | 45,0 | 25,0 |
| C6 | M1+M5 | VI | 1 : 0,73 | 26,2 | 52,4 | 21,4 |
| C7 | M1+M5 | VI | 1 : 0,4 | 29,0 | 58,0 | 13,0 |
| C8 | M4+M5 | V3+H2O | 1 : 1,13 | 47,0 | 23,5 | 29,5 |
Tabulka 2 Molární poměry oxidů v geopolymerním pojivu a vodní součinitel
| Označení vzorku | SiO2 : A12O3 | K2O : A12O3 | K2O : SiO2 | vodní součinitel |
| Cl | 4,80 | 0,52 | 0,11 | 0,40 |
| C2 | 5,16 | 0,74 | 0,14 | 0,52 |
| C3 | 5,52 | 0,95 | 0,17 | 0,62 |
| C4 | 6,77 | 0,71 | 0,11 | 0,42 |
| C5 | 8,61 | 0,90 | 0,10 | 0,43 |
| C6 | 10,00 | 0,90 | 0,09 | 0,37 |
| C7 | 9,36 | 0,47 | 0,05 | 0,23 |
| C8 | 5,20 | 0,75 | 0,14 | 0,52 |
- 8 - .........
Příklad 2
Způsob výroby dvousložkového geopolymemího pojivá
a) Suroviny pro pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá
Tabulka 3 - Složení a vlastnosti surovin pro výrobu pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá
| komponenta | označení vzorku | A12O3 | SiO2 | CaO | MgO | K2O | Fe2O3 | TiO2 | ZrO2 | ztráta žíháním | velikost částic, μιη | |
| % hmotn. | % hmotn. | Djo | D90 | |||||||||
| metakaolinit z kaolinu | Ml | 39,3 | 56,7 | 0,13 | 0,28 | 0,71 | 0,62 | 0,58 | 0,02 | 1,04 | 5,34 | 11,56 |
| metakaolinit z lupku | M4 | 41,3 | 52,4 | 0,14 | 0,15 | 0,79 | 1,19 | 1,77 | 0,03 | 3,33 | 4,09 | 10,36 |
| amorfní oxid křemičitý | M5 | 2,81 | 93,2 | - | - | 0,02 | 0,22 | 0,02 | 3,18 | 1,07 | 2,69 | 11,77 |
b) Suroviny pro kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá
Tabulka 4 - Složení a vlastnosti surovin pro výrobu kapalné složky dvousložkového geopolymemího poji-
| tekuté draselné vodní sklo | K2O | SiO2 | SiO2/ K2O |
| označení vzorku | % hmotn. | mol/mol | |
| VI | 17,3 | 18,3 | 1,66 |
| V3 | 26,4 | 27,3 | 1,66 |
c) Způsob výroby dvousložkového geopolymemího pojivá z pevné a kapalné složky
Způsob výroby dvousložkového geopolymemího pojivá spočívá v přípravě pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá a kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá. Pevná složka dvousložkového geopolymemího pojivá se připraví tak, že se smíchá surovina obsahující zejména metakaolinit a amorfní oxid křemičitý. Obě části pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá se míchají v mísiči na suché směsi po dobu 10 minut. Příprava kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá se provádí tak, že se smíchá tekuté draselné vodní sklo a voda. Kapalná část dvousložkového geopolymemího pojivá se smíchá v nádobě odolné vůči působení alkálií s použitím shora umístěného míchadla. Tabulka
- 9 - ......... ........
uvádí hmotnostní poměry surovin pevné složky a kapalné složky. Doba míchaní pro dosažení dokonalého promísení vodního skla s vodou je cca 5 minut.
Dvousložkové geopolymemí pojivo se připravuje přidáním kapalné složky k pevné složce dvousložkvého geopolymemího pojivá. Tabulka 5 uvádí také hmotnostní poměry pevné složky ku kapalné složce ve dvousložkovém geopolymemím pojivu. Smíchání pevné složky a kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá se provádí v míchačce vybavené planetárním mechanismem míchání po dobu cca 10 minut těsně před použitím geopolymemího pojivá.
Tabulka 5 — Způsob výroby dvousložkového geopolymemího pojivá
| vzorek | pevná složka | kapalná složka | pojivo | |||
| surovina obsahující zejména metakaolinit | amorfní oxid křemičitý | hmotnostní poměr surovina obsahující zejména metakaolinit : amorfní oxid křemičitý | tekuté draselné vodní sklo | hmotnostní poměr voda: tekuté vodní sklo draselné | hmotnostní poměr pevná složka: kapalná složka | |
| Cl | Ml | M5 | 1 : 0,5 | VI | 0 | 1 : 0,80 |
| C2 | Ml | M5 | 1 : 0,5 | VI | 0 | 1 : 1,13 |
| C3 | Ml | M5 | 1 : 0,5 | VI | 0 | 1 : 1,50 |
| C4 | Ml | M5 | 1 : 1 | VI | 0 | 1 : 0,85 |
| C5 | MI | M5 | 1 : 1,5 | VI | 0 | 1 : 0,88 |
| C6 | Ml | M5 | 1 :2 | VI | 0 | 1 : 0,73 |
| C7 | Ml | M5 | 1 : 2 | VI | 0 | 1 : 0,40 |
| C8 | M4 | M5 | 1 : 0,5 | V3 | 0,5 : 1 | 1 : 1,13 |
Příklad 3
Použití dvousložkového geopolymemího pojivá
Způsob použití dvousložkového geopolymemího pojivá pro imitaci přírodního pískovce spočívá v tom, že se připravené geopolymemího pojivo smíchá s plnivem, kterým je předem namíchaná směs písků o zrnitosti odpovídající zrnitosti příslušného přírodního pískovce. Zmi- 10- ···· ·;· *··’ ··* “· ·*· tost písku byla max. 1 mm. Směs se promíchá v mísiči a poté se udusá do formy. Vytvrdnutím vznikne umělý pískovec. Tabulka 6 uvádí složení umělých pískovců.
Tabulka 6- Složení a podmínky tvrdnutí dvousložkového geopolymemího pojivá
| umělý pískovec | pojivo | plnivo | plnivo : pojivo | teplota |
| Označení vzorku | Označení vzorku | Označení vzorku | hmotnostní poměr | °C |
| T32 | Cl | Směs frakcí písku P3 | 4,0 : 1 | 20 + 2 |
| T36 | C2 | Směs P3 | 3,75 : 1 | 20 ±2 |
| T40 | C3 | Směs P3 | 3,5 : 1 | 20 ±2 |
| T37 | C4 | Směs P3 | 4,0: 1 | 20 ±2 |
| T42 | C5 | Směs P3 | 3,95 : 1 | 20 ±2 |
| T43 | C6 | Směs P3 | 4,12: 1 | 20 ±2 |
| T35 | C7 | Směs P3 | 4,6 : 1 | 20 ±2 |
| T70 | C8 | Směs P3 | 3,75 : 1 | 60 ±2, 20 hodin |
Tabulka 7 uvádí vybrané mechanické a fyzikální parametry připravených umělých pískovců.
Tabulka 7 - Vlastnosti přírodního pískovce a umělých pískovců připravených s použitím geopolymemího
| vzorek | Pevnost v ohybu | Pevnost v tlaku | Nasákavost | součinitel nasákavosti | otevřená pórovitost | zdánlivá pórovitost |
| ___ | MPa | MPa | % | g.m'2.s0·5 | % | % |
| božanovský pískovec | 4,4 | 42,0 | 4,5 | 206 | 17,0 | 17,3 |
| T32 | 3,8 | H,2 | 7,5 | 385 | 24,4 | 14,3 |
| T36 | 5,0 | 18,3 | 4,5 | 38 | 20,6 | 8,9 |
| T40 | 10,0 | 26,9 | 10,7 | 63 | 21,6 | 21,1 |
| T37 | 10,6 | 24,6 | 5,6 | 53 | 19,8 | H,1 |
| T42 | 15,7 | 49,2 | 6,4 | 55 | 19,3 | 12,9 |
| T43 | 14,2 | 27,0 | 4,9 | 91 | 21,0 | 9,6 |
| T35 | 1,3 | ‘>3 | 9,7 | 3345 | 35,8 | 17,1 |
- 11~ .................
Z výsledků je patrné, že při vhodném složení geopolymemího pojivá a jeho vhodném poměru k plnivu lze vyrobit umělé pískovce vykazující současně vysokou pevnost a nízkou nasákavost.
Průmyslová využitelnost
Dvousložkové geopolymemí pojivo je průmyslově využitelné pro výrobu imitací přírodního pískovce. Způsob výroby dvousložkového geopolymemího pojivá průmyslově využitelný pro výrobu materiálů k vyplňování defektů, spárování, lepení a reprofilaci zvětralých či jinak poškozených výrobků z hornin.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Dvousložkové geopolymemí pojivo, sestávající zpěvné složky a kapalné složky, přičemž pevná složka je tvořena surovinou obsahující zejména metakaolinit a amorfní oxid křemičitý obsahující částice o střední velikostí do 3 pm a kapalná složka obsahuje draselný alkalický aktivátor, vyznačující se tím, že^dvousložkové geopolymemí pojivo obsahuje v sušině 26 až 52 % hmotn. suroviny obsahující zejména metakaolinit, 22 až 58 % hmotn. amorfního oxidu křemičitého a 13 až 35 % hmotn. draselného alkalického aktivátoru, přičemž v geopolymemím pojivu jsou molární poměry SiO2 : A12O3 = 4,8 : 1 až 10 :1, K2O : A12O3 = 0,47 : 1 až 0,95 : 1 a K2O : SiO2 = 0,05 : 1 až 0,17: 1.
- 2. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle nároku 1, vyznačující se tím, že surovinou obsahující zejména metakaolinit je kaolin kalcinovaný při teplotě 600 až 900 °C.
- 3. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle nároku 1, vyznačující se tím, že surovinou obsahující zejména metakaolinit je lupek kalcinovaný při teplotě 600 až 900 °C.
- 4. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že amorfním oxidem křemičitým je oxid křemičitý ve formě křemičitých sazí vznikajících při výrobě oxidu zirkoničitého s obsahem oxidu hlinitého až 3 % hmotn.
- 5. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že alkalickým aktivátorem je tekuté draselné vodní sklo.
- 6. Způsob výroby dvousložkového geopolymemího pojivá, vyznačující se tím, že pevná složka se vyrobí tak, že se smíchá surovina obsahující zejména metakaolinit s amorfním oxidem křemičitým v hmotnostním poměru 1 : 0,5 až 1 : 2 a kapalná složka se vyrobí přimícháním vody do draselného alkalického aktivátoru o obsahu 37 až 55 % hmotn. sušiny v hmotnostním poměru až 0,5 : 1, přičemž sušina draselného alkalického aktivátoru je vyjádřenajako suma koncentrací K2O + SiO2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100943A CZ302939B6 (cs) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100943A CZ302939B6 (cs) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2010943A3 true CZ2010943A3 (cs) | 2012-01-18 |
| CZ302939B6 CZ302939B6 (cs) | 2012-01-18 |
Family
ID=45464945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20100943A CZ302939B6 (cs) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ302939B6 (cs) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305741B6 (cs) * | 2015-01-22 | 2016-02-24 | Technická univerzita v Liberci | Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran |
| CZ307154B6 (cs) * | 2016-12-07 | 2018-02-07 | Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. | Dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů |
| US20190078635A1 (en) * | 2015-07-14 | 2019-03-14 | ITT ITALIA S.r.I. | Friction material, in particular for the manufacturing of a brake pad, and associated preparation methods |
| CZ308390B6 (cs) * | 2019-09-23 | 2020-07-15 | Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. | Kompozit s velkou akumulací tepla |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115872673B (zh) * | 2022-06-30 | 2024-04-19 | 上海力阳道路加固科技股份有限公司 | 一种节能地聚合物基建筑灌浆材料及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5820668A (en) * | 1995-12-22 | 1998-10-13 | Ib Technologies Llc | Inorganic binder composition, production and uses thereof |
| CZ291443B6 (cs) * | 2000-10-12 | 2003-03-12 | Vysoká Škola Chemicko-Technologická | Pojivová geopolymerní směs |
| FR2831882B1 (fr) * | 2001-11-08 | 2004-01-23 | Davidovits Joseph | Pierre geopolymerique pour la construction et la decoration, analogue d'aspect a de la pierre naturelle |
-
2010
- 2010-12-16 CZ CZ20100943A patent/CZ302939B6/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305741B6 (cs) * | 2015-01-22 | 2016-02-24 | Technická univerzita v Liberci | Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran |
| US20190078635A1 (en) * | 2015-07-14 | 2019-03-14 | ITT ITALIA S.r.I. | Friction material, in particular for the manufacturing of a brake pad, and associated preparation methods |
| US10975928B2 (en) * | 2015-07-14 | 2021-04-13 | Itt Italia S.R.L. | Friction material, in particular for the manufacturing of a brake pad, and associated preparation methods |
| CZ307154B6 (cs) * | 2016-12-07 | 2018-02-07 | Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. | Dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů |
| CZ308390B6 (cs) * | 2019-09-23 | 2020-07-15 | Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. | Kompozit s velkou akumulací tepla |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ302939B6 (cs) | 2012-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yazdi et al. | Correlation of microstructural and mechanical properties of geopolymers produced from fly ash and slag at room temperature | |
| Mo et al. | Influence of fly ash and metakaolin on the microstructure and compressive strength of magnesium potassium phosphate cement paste | |
| Abdullah et al. | Clay-based materials in geopolymer technology | |
| RU2599742C2 (ru) | Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества | |
| Phoo-ngernkham et al. | The effect of adding nano-SiO2 and nano-Al2O3 on properties of high calcium fly ash geopolymer cured at ambient temperature | |
| TWI484010B (zh) | 用於水泥及混凝土應用之特製無機聚合物（ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ）複合黏合劑 | |
| JP5814940B2 (ja) | ラクテート活性化セメントおよび活性化剤組成物 | |
| Haw et al. | Sustainable cementitious composites reinforced with metakaolin and halloysite nanotubes for construction and building applications | |
| Ding et al. | Strengthening concrete using phosphate cement-based fiber-reinforced inorganic composites for improved fire resistance | |
| US20100269735A1 (en) | Composition Based on Phosphatic Raw Materials and Process for the Preparation Thereof | |
| Karrech et al. | Sustainable geopolymer using lithium concentrate residues | |
| Liu et al. | Influence mechanisms of fly ash in magnesium ammonium phosphate cement | |
| JP2015051916A (ja) | 産業副産物を含む高強度セメント、モルタルおよびコンクリート | |
| EP0861216A1 (en) | Inorganic resin compositions, their preparation and use thereof | |
| KR101297307B1 (ko) | 경량 내화 단열재 | |
| CZ2010943A3 (cs) | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby | |
| Celikten et al. | Effects of perlite/fly ash ratio and the curing conditions on the mechanical and microstructural properties of geopolymers subjected to elevated temperatures | |
| EP2632870A1 (fr) | Ciment géopolymère de type ca-poly(ferro-sialate) et procédé d'obtention | |
| Werling et al. | Solubility of precursors and carbonation of waterglass-free geopolymers | |
| Zhang et al. | Experimental research on mechanical properties and microstructure of magnesium phosphate cement-based high-strength concrete | |
| Rahmouni et al. | Effect of curing temperature in the alkali-activated brick waste and glass powder mortar and their influence of mechanical resistances | |
| CZ2007115A3 (cs) | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby | |
| KR102139468B1 (ko) | 메타카올린을 이용한 지오폴리머 제조 방법 | |
| Isabella et al. | The effect of aggregate particle size on formation of geopolymeric gel | |
| CZ23171U1 (cs) | Vysokopevnostní geopolymemí kompozit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20161216 |