CZ23172U1 - Vysokopevnostní geopolymerní kompozit - Google Patents

Vysokopevnostní geopolymerní kompozit Download PDF

Info

Publication number
CZ23172U1
CZ23172U1 CZ201124195U CZ201124195U CZ23172U1 CZ 23172 U1 CZ23172 U1 CZ 23172U1 CZ 201124195 U CZ201124195 U CZ 201124195U CZ 201124195 U CZ201124195 U CZ 201124195U CZ 23172 U1 CZ23172 U1 CZ 23172U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
component
strength
geopolymic
solid component
Prior art date
Application number
CZ201124195U
Other languages
English (en)
Inventor
Louda@Petr
Kroisová@Dora
Doan Hung@Tran
Xiem Nguyen@Thang
Original Assignee
Technická univerzita v Liberci
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 Technická univerzita v Liberci filed Critical Technická univerzita v Liberci
Priority to CZ201124195U priority Critical patent/CZ23172U1/cs
Publication of CZ23172U1 publication Critical patent/CZ23172U1/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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • 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 pevné složky a z kapalné složky.
Dosavadní stav techniky
Vysokopevnostní geopolymemí kompozity jsou známé, přičemž jejich chemické složení a podíly jednotlivých jejich komponent se různí podle zaměření účelu užití výrobku a doby potřebné k nabytí potřebné pevnosti geopolymemího kompozitu. Snahou je, aby geopolymemí kompozit dosahoval potřebné pevnosti v krátké době a to bez potřeby zvyšování jeho teploty za účelem urychlení chemických reakcí při vytvrzování materiálu.
Geopolymemí matrice je složena z vytvrzené směsi alkalických silikátů a dalších složek na bázi oxidů křemíku, hliníku a dalších prvků. Tento materiál je na rozdíl od kompozitů na bázi organických pryskyřic nehořlavý. Geopolymery neboli anorganické polymery jsou tedy alkalicky aktivované hlinitokřemiČitany, u kterých vytvrzování probíhá polymerací na rozdíl od pojiv na bázi portlandského cementu, kde tvrdnutí probíhá hydratací slínkových minerálů. Všechny tyto kroky probíhají u geopolymeru ve vysoce alkalickém prostředí, které je podmínkou pro rozpuštění hlinitokřemiěitanů. Rozpustnost hlinitokřemičitanů lze zvýšit jejich zahřátím až na teplotu několika set stupňů celsia. Následná polymerace však vede ke vzniku nové amorfní nebo krystalické fáze. Bylo zjištěno, že přídavek suroviny obsahující vápník urychluje proces tuhnutí a přispívá k dosažení vysokých pevností již během několika dnů zrání geopolymemího kompozitu.
Tak příkladně v patentovém spisu US 4 509 985 je uveden a popsán minerální polymer na bázi směsi metakaolinu a alkalického aktivátoru na bázi křemičitanu draselného a/nebo sodného a dále za přítomnosti hydroxidu draselného a/nebo sodného s dalším přídavkem vysokopecní granulované strusky. Nevýhodou tohoto materiálu je použití hydroxidu draselného resp. sodného pro přípravu alkalického aktivátoru a jeho užité množství, což vede k delší době tuhnutí směsi při pokojové teplotě a tím současně k pomalejšímu růstu pevnosti geopolymeru.
Patentový spis US 4 642 137 obsahuje pojivo sestávající ze 100 hmotnostních dílů metakaolinu, z 20 až 70 hmotnostních dílů mleté vysokopecní granulované strusky, z 85 až 130 hmotnostních dílů popílku nebo kalcinovaného lupku, ze 70 až 215 hmotnostních dílů amorfní siliky a z 55 až 145 hmotnostních dílů alkalického křemičitanu, který obsahuje 0 až 90 hmotnostních dílů hydroxidu sodného a/nebo draselného. Nevýhodou tohoto pojivá je obsah hydroxidu sodného a/nebo draselného jakožto alkalického aktivátoru.
V patentovém spisu US 5 482 549 je popsán cement, obsahující 20 až 80 % mleté vysokopecní granulované strusky, 30 až 70 % mletého elektrárenského popílku, dále 2 až 15 % mletého slínku portlandského cementu a 2 až 12 % pevného hydratovaného křemičitanu sodného se silikátovým modulem S1O2: NaiO - 0,8 : 1 až 1,2 : 1.
Geopolymemí cement je popsán v patentovém spisu US 5 372 640 a obsahuje 40 až 140 hmotnostních dílů metakaolinu, 20 až 70 hmotnostních dílů mleté vysokopecní granulované strusky, 85 až 130 hmotnostních dílů popílku nebo kalcinovaného lupku, 40 až 500 hmotnostních dílů speciálního typu amorfní siliky a 5 až 60 hmotnostních dílů alkalického křemičitanu, obsahujícího 1 až 50 hmotnostních dílů hydroxidu sodného a/nebo draselného. Nevýhodou tohoto postupu výroby geopolymemího cementu je použití hydroxidu sodného a/nebo draselného pro přípravu alkalického aktivátoru.
V patentovém spisu US 7 229 491 je popsán geopolymemí cement vhodný pro stavebnictví, který kromě metakaolinu obsahuje mletou vysokopecní granulovanou strusku o průměrné velikosti částic 15 až 25 pm a alkalicky aktivovanou kalcinovanou zvětralou žulu, která částečně
-1CZ 23172 Ul nebo úplně nahrazuje metakaolin. Jako alkalický aktivátor je použit draselný alkalický aktivátor se silikátovým modulem SiO2 : K2O = 1,27 : 1, jehož lze dosáhnout jen použitím hydroxidu draselného.
V patentovém spisu US 7 311 964 je popsána metoda přípravy kompozitního systému s použitím alkalirezistentních skleněných vláken s apreturou na bázi epoxidu, přičemž adheze mezi vlákny a anorganickou matricí se zlepšuje nanesením dodatečné mezivrstvy tvořené pryskyřicí. Nevýhodou tohoto způsobuje nutnost další výrobní operace.
Účelem technického řešení je vytvořit geopolymemí kompozit s dobrými mechanickými vlastnostmi, zejména vysokou pevností, jíž je možno dosáhnout již v průběhu několika málo dnů ío zrání kompozitu a to za běžné okolní teploty v rozmezí 20 až 30 °C.
Podstata technického řešení
Uvedené předpoklady splňuje vysokopevnostní geopolymemí kompozit, který obsahuje složku pevnou vystupující jako plnivo a dvousložkové geopolymemí pojivo, sestávající jednak z pevné složky a jednak z kapalné složky. Pevná složka a kapalná složka geopolymemího pojivá vytvářejí matrici geopolymemího kompozitu. Podstata řešení spočívá v tom, že pevnou složku dvousložkového geopolymemího pojivá tvoří suroviny obsahující metakaolinit a mletou vysokopecní granulovanou strusku. Kapalnou složku dvousložkového geopolymemího pojivá tvoří sodný alkalický aktivátor. Geopolymemí kompozit potom obsahuje 30 až 60 hmotnostních procent suroviny obsahující metakaolinit, 10 až 35 hmotnostních procent mleté vysokopecní granulované strusky a 10 až 30 hmotnostních procent sodného alkalického aktivátoru. Složkou pevnou ve formě plniva je u tohoto kompozitu žulový a/nebo Čedičový kámen o zrnitosti 5 až 20 mm a to v množství 10 až 40 hmotnostních procent a/nebo také 10 až 50 % hmotnostních elektrárenského popílku.
Kromě žulového a/nebo Čedičového kamene a elektrárenského popílku je možno do kompozitu přidat ještě 5 až 20 hmotnostních procent křemenného písku o zrnitosti 0,5 až 2 mm. Tento křemenný písek plní v geopolymemím kompozitu rovněž funkci plniva.
V alternativním složení geopolymemího kompozitu může být namísto křemenného písku použito 5 až 20 hmotnostních procent kamenného prachu, který také zastává funkci plniva.
Vysokopevnostní geopolymemí kompozit může být také sestaven tak, že kromě žulového a/nebo čedičového kamene a elektrárenského popílku obsahuje uvedená množství jak křemenného písku tak uvedená množství kamenného prachu.
Surovina obsahující metakaolinit je tvořena alespoň ze 40 % hmotnostních A12O3. Takovýto obsah A12C>3 v surovině zabezpečuje větší rozpustnost hliníku a křemíku v alkalickém prostředí. Takováto surovina je reaktivnější a má větší schopnost vytvářet pevnou matrici. Tato surovina ve směsi s mletou granulovanou vysokopecní struskou tvoří výhodnou pevnou složku dvousložkového geopolymemího pojivá. Sodným alkalickým aktivátorem tvořícím kapalnou složku dvousložkového geopolymemího pojívaje výhodně tekuté sodné vodní sklo se silikátovým modulem SiO2 : Na2O = 1,6 : 1 až 2,1 : 1, Použité sodné vodní sklo je bez obsahu hydroxidu sodného. Do kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá se při její výrobě přimíchá voda a to tak, aby hmotnostní poměr tekutého vodního skla sodného k hmotnostnímu poměru vody činil 1 : 0,1 až 1 : 0,9. Potom hmotnostní poměr pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá k hmotnostnímu poměru kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá je v rozmezí 1 : 0,1 až 1 :0,75.
Ze shora uvedeného složení geopolymemího kompozitu potom vychází, že hmotnostní poměr pevné složky ve formě plniva k hmotnostnímu poměru dvousložkového geopolymemího pojivá jako takového je v rozsahu 1 : 0,5 až 1 : 4,17.
Při výrobě dvousložkového geopolymemího pojivá se postupuje tak, že se zvlášť připraví pevná složka dvousložkového geopolymemího pojivá a zvlášť kapalná složka geopolymemího pojivá.
-2CZ 23172 Ul
Obě Části pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá, to je metakaolinit a mletá vysokopecní granulovaná struska, se smíchají v uvedených hmotnostních poměrech v mísiči a dobře promísí. Kapalná složka dvousložkového geopolymemího pojivá se rovněž dostatečně promíchá s vodou v uvedených hmotnostních poměrech. Dvousložkové geopolymemí pojivo se potom připraví přidáním kapalné složky k pevné složce dvousložkového geopolymemího pojivá. Smícháni pevné složky a kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá se provede těsné před jeho použitím, přičemž se do směsi přidá plnivo, to je žulový a/nebo čedičový kámen o zrnitosti 5 až 20 mm v uvedených hmotnostních poměrech a elektrárenský popílek v uvedených hmotnostních poměrech, čímž se dosáhne vytvoření geopolymemího kompozitu. Kromě žulového a/nebo čedičového kamene a elektrárenského popílku je možno ještě přidat uvedená množství křemenného písku o zrnitosti 0,5 až 2,0 mm a/nebo uvedená množství kamenného prachu jakožto další pevnou složku resp. pevné složky ve formě plniva. Směs je třeba dobře zhomogenizovat v mísiči či v míchačce. Vzniklou směs je možno využít jako geopolymemí maltu či jako geopolymemí beton nebo jako geopolymemí vyztužený kompozit.
Příklady provedení technického řešeni
Přikladl
Pevná složka vysokopevnostního geopolymemího pojivá byla vytvořena z 45 % hmotnostních ze suroviny obsahující metakaolinit a z 10 % hmotnostních mleté vysokopecní granulované strusky, vztaženo k sušině těchto látek. Kapalnou složku vysokopevnostního geopolymemího pojivá tvoří 10 % hmotnostních sodného alkalického aktivátoru kterým je tekuté sodné vodní sklo se silikátovým modulem SiO2: Na2O = 1,8 : 1.
Po důkladném promísení pevné složky a po provedeném naředění tekutého sodného vodního skla vodou v poměru 1 : 0,3 byla tekutá složka vmíšena do pevné složky vysokopevnostního geopolymemího pojivá. Pro vytvoření vysokopevnostního geopolymemího kompozitu byla do uvedené směsi přidána plniva kterými jsou jednak žulový a čedičový kámen o zrnitosti v rozmezí 5 až 20 mm a to v množství 20 % hmotnostních a jednak elektrárenský popílek v množství 15 % hmotnostních. Žulový a čedičový kámen je možno nahradit elektrárenským popílkem, čímž bude použito 35 % hmotnostních elektrárenského popílku.
Ze zhomogenizované směsi je možno vytvořit různé tvarované předměty, příkladně ozdobné, architektonické prvky, odlitky do forem, obkladové panely, výrobky pro opravy budov a vozovek, krycí desky, náhrobní kameny a další výrobky pro stavebnictví jako je umělý kámen, hranoly, obrubníky apod.
Výrobky je možno po jejich vytvrzení mechanicky opracovávat, brousit a také leštit. Tyto geopolymemí kompozity vykazují vysokou pevnost, tepelnou odolnost až do 1200 °C, odolnost proti kyselinám a také vysoký součinitel mrazuvzdomosti včetně rozměrové stálosti.
Podle obsahu jednotlivých složek ve vysokopevnostním geopolymemím kompozitu vychází doba tuhnutí dvousložkových geopolymemích pojiv od dvou hodin do cca pět a půl hodiny. Výhodou je, že se děje tak za běžné okolní teploty, to je mezi 20 až 30 °C. Rovněž počátek doby tuhnutí dvousložkových geopolymemích pojiv se různí a to od jedné hodiny až do cca čtyř hodin. Vlastní doba ztuhnutí dvousložkového geopolymemího pojivá je již relativně velmi krátká.
Příklad 2
Při přípravě pevné složky a tekuté složky vysokopevnostního geopolymemího pojivá v souladu s příkladem 1 se do směsi kromě žulového a čedičového kamene a elektrárenského popílku vmísí navíc ještě 15 % hmotnostních křemenného písku o zrnitosti 0,5 až 2,0 mm, přičemž se nejprve upraví použité množství žulového a čedičového kamene na 10 % hmotnostních a užité množství elektrárenského popílku na shodnou dávku 10 % hmotnostních. Dosažená struktura vysokopevnostního geopolymemího kompozitu se zjemní a probarví odstínem užitého křemenného písku.
-3CZ 23172 Ul
Příklad 3
Jedná se o vysokopevnostní geopolymemí kompozit tvořený jednak matricí složenou z pevné složky a tekuté složky vysokopevnostního geopolymemího pojivá a jednak z pevných složek vystupujících jako plniva, přičemž plniva tvoří žulový a/nebo Čedičový kámen o zrnitosti 5 až 20 mm v množství 10 % hmotnostních, elektrárenský popílek v množství 10 % hmotnostních, 10 % hmotnostních křemenného písku o zrnitosti 0,5 až 2,0 mm a také 10 % hmotnostních kamenného prachu. Sušina pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá je tvořena ze 40 % hmotnostních surovinou s obsahem metakaolinitu a z 10 % hmotnostních mleté vysokopecní granulované strusky. Tekutou složku vysokopevnostního geopolymemího pojivá tvoří 10 % hmotnostních sodného alkalického aktivátoru, kterým je tekuté sodné vodní sklo se silikátovým modulem SÍO2 : Na2O = 2:1. Surovina obsahující metakaolinit je tvořena alespoň ze 40 % hmotnostních AI2O3. Kamenný prach a křemenný písek podle zvoleného barevného odstínu jednak zjemní strukturu vysokopevnostního geopolymemího kompozitu a jednak vytvoří příkladně jeho povrchovou barevnou strukturu ve stylu pepře a soli.

Claims (8)

  1. NÁROKY NA OCHRANU
    1. Vysokopevnostní geopolymemí kompozit, obsahující složku pevnou vystupující jako plnivo a dvousložkové geopolymemí pojivo sestávající jednak z pevné složky a jednak z kapalné složky, vyznačující se tím, že pevnou složku dvousložkového geopolymemího pojivá tvoří suroviny obsahující metakaolinit a mletou vysokopecni granulovanou strusku a kapalnou složku dvousložkového geopolymemího pojivá tvoří sodný alkalický aktivátor, přičemž geopolymemí kompozit obsahuje 30 až 60 % hmotnostních suroviny obsahující metakaolinit, 10 až 35 % hmotnostních mleté vysokopecni granulované strusky a 10 až 30 % hmotnostních sodného alkalického aktivátoru, přičemž složku pevnou ve formě plniva tvoří žulový a/nebo čedičový kámen o zrnitosti 5 až 20 mm v množství 10 až 40 % hmotnostních a/nebo elektrárenský popílek v množství 10 až 50 % hmotnostních.
  2. 2. Vysokopevnostní geopolymemí kompozit podle nároku 1, vyznačující se tím, že surovinu obsahující metakaolinit tvoří alespoň ze 40 % hmotnostních AI2O3.
  3. 3. Vysokopevnostní geopolymemí kompozit podle nároku 1, vyznačující se tím, že sodným alkalickým aktivátorem je tekuté sodné vodní sklo se silikátovým modulem SiO2 :Na2O = 1,6 : 1 až 2,1 : 1.
  4. 4. Vysokopevnostní geopolymemí kompozit podle nároku 3, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr tekutého vodního skla sodného k hmotnostnímu poměru vody je v rozmezí 1 : 0,1 až 1 : 0,9.
  5. 5. Vysokopevnostní geopolymemí kompozit podle nároku 1, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá k hmotnostnímu poměru kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojívaje v rozsahu 1 : 0,1 až 1 : 0,75.
  6. 6. Vysokopevnostní geopolymemí kompozit podle nároku 1, vyznačující se tím, že další složkou pevnou ve formě plnívaje 5 až 20 % hmotnostních křemenného písku o zrnitosti 0,5 až 2,0 mm.
  7. 7. Vysokopevnostní geopolymemí kompozit podle nároku 1, vyznačující se tím, že další složkou pevnou ve formě plnívaje 5 až 20 % hmotnostních kamenného prachu.
    -4CZ 23172 Ul
  8. 8. Vysokopevnostní geopolymemí kompozit podle nároků 1, 6 a 7, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr pevné složky ve formě plniva k hmotnostnímu poměru dvousložko vého geopolymemího pojívaje v rozsahu 1 : 0,5 až 1 : 4,17.
CZ201124195U 2011-04-12 2011-04-12 Vysokopevnostní geopolymerní kompozit CZ23172U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ201124195U CZ23172U1 (cs) 2011-04-12 2011-04-12 Vysokopevnostní geopolymerní kompozit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ201124195U CZ23172U1 (cs) 2011-04-12 2011-04-12 Vysokopevnostní geopolymerní kompozit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ23172U1 true CZ23172U1 (cs) 2012-01-05

Family

ID=45464950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ201124195U CZ23172U1 (cs) 2011-04-12 2011-04-12 Vysokopevnostní geopolymerní kompozit

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ23172U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6026479B2 (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
WO2010079414A2 (en) Geopolymer compositions
US20090163641A1 (en) Natural aluminosilicate composites and aggregates synthesized in alkaline environment and their manufacturing process
NL2011834C2 (en) Geopolymer materials.
CZ305741B6 (cs) Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran
RU2358937C1 (ru) Гранулированный заполнитель на основе перлита для бетонной смеси, состав бетонной смеси для получения строительных изделий, способ получения бетонных строительных изделий и бетонное строительное изделие
KR101300515B1 (ko) 고성능 시멘트 콘트리트 조성물 및 이를 이용한 접착식 덧씌우기 포장공법
Allali et al. The influence of calcium content on the mixture of sodium silicate with different additives: Na2CO3, NaOH and AlO (OH)
CZ2010943A3 (cs) Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby
PL226104B1 (pl) Tworzywo geopolimerowe oraz sposob wytwarzania tworzywa geopolimerowego
RU2074144C1 (ru) Сырьевая смесь для приготовления химически стойкого кремнебетона автоклавного твердения
CN114616217B (zh) 无机聚合物及其在复合材料中的用途
Gonçalves Rapazote et al. Development of building materials through alkaline activation of construction and demolition waste (CDW)-Resistance to acid attack
Deraman et al. A review on processing and properties of bottom ash based geopolymer materials
CZ300134B6 (cs) Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby
CZ23171U1 (cs) Vysokopevnostní geopolymemí kompozit
CZ23172U1 (cs) Vysokopevnostní geopolymerní kompozit
CZ23173U1 (cs) Vysokopevnostní geopolymerní kompozit
CZ23178U1 (cs) Sloučenina obecného vzorce I vykazuje farmakologickou účinnost a v souladu s touto skutečností se přidává do farmaceutických prostředků a používá se při léčbě pacientů trpících určitými zdravotními poruchami. Konkrétněji je tato sloučenina inhibitorem aktivity faktoru Xa. Tento vynález se zaměřuje na sloučeninu obecného vzorce I, prostředky obsahující sloučeninu obecného vzorce I a jejich použití určené pro pacienta trpícího fyziologickými stavy nebo vystaveného fyziologickým stavům, které lze zlepšit podáním inhibitoru aktivity faktoru Xa.
CZ23174U1 (cs) Vysokopevnostní geopolymerní kompozit
Mec et al. Testing of possible use of fine-grained alkali activated composites in the construction industry
CZ23179U1 (cs) Vysokopevnostní geopolymerní kompozit
CZ23175U1 (cs) Vysokopevnostní geopolymerní kompozit
RU2139264C1 (ru) Композиция для отделки поверхности
CZ29206U1 (cs) Geopolymerní stavební prvek

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20120105

MK1K Utility model expired

Effective date: 20150412