CZ23173U1 - Vysokopevnostní geopolymerní kompozit - Google Patents

Vysokopevnostní geopolymerní kompozit Download PDF

Info

Publication number
CZ23173U1
CZ23173U1 CZ201124196U CZ201124196U CZ23173U1 CZ 23173 U1 CZ23173 U1 CZ 23173U1 CZ 201124196 U CZ201124196 U CZ 201124196U CZ 201124196 U CZ201124196 U CZ 201124196U CZ 23173 U1 CZ23173 U1 CZ 23173U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
component
weight
strength
geopolymic
composite
Prior art date
Application number
CZ201124196U
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 CZ201124196U priority Critical patent/CZ23173U1/cs
Publication of CZ23173U1 publication Critical patent/CZ23173U1/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
Vysokopevnostní geopolymerní 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 geopolymerní kompozit dosahoval potřebné pevnosti v krátké době a to bez potřeby zvyšování jeho teploty za účelem urychlení chemických reakcí při vytvrzování materiálu.
Geopolymerní 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 geopolymerů ve vysoce alkalickém prostředí, které je podmínkou pro rozpuštění hlinitokřemičitanů. Rozpustnost hlinitokřemičitanů lze zvýšit jejich zahrátím 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 geopolymerů.
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 SiO2: Na2O = 0,8 : 1 až 1,2 : 1.
Geopolymerní 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 geopolymerní cement vhodný pro stavebnictví, který kromě metakaolinu obsahuje mletou vysokopecní granulovanou strusku o průměrné velikosti částic 15 až 25 μπι a alkalicky aktivovanou kalcinovanou zvětralou žulu, která částečně
-1 CZ 23173 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 způsobu je 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 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 také 10 až 20 % hmotnostních kamenného prachu.
Kromě žulového a/nebo čedičového kamene a kamenného prachu 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 elektrárenského popílku, který také zastává funkci plniva.
Vysokopevnostní geopolymemí kompozit může být také sestaven tak, že kromě žulového a/nebo čedičového kamene a kamenného prachu obsahuje uvedená množství jak křemenného písku tak uvedená množství elektrárenského popílku.
Surovina obsahující metakaolinit je tvořena alespoň ze 40 % hmotnostních A12O3. Takovýto obsah A12O3 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 pojivá je 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 pri 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 ažl :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. Obě části pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá, to je metakaolinit a mletá vyso-2CZ 23173 Ul kopeční granulovaná struska, se smíchají v uvedených hmotnostních poměrech v mísiěi 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. Smí5 cháni pevné složky a kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá se provede těsně 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 kamenný prach v uvedených hmotnostních poměrech, čímž se dosáhne vytvoření geopolymemího kompozitu. Kromě žulového a/nebo čedičového kamene a kamenného prachu je možno ještě přidat uvedená množství křeio menného písku o zrnitosti 0,5 až 2,0 mm a/nebo uvedená množství elektrárenského popílku jakožto další pevnou složku resp. pevné složky ve formě plniva. Směs je třeba dobře zhomogenizovat v mísiěi ěi v míchačce. Vzniklou směs je možno využít jako geopolymemí maltu či jako geopolymemí beton nebo jako geopolymemí vyztužený kompozit.
Příklady provedení technického řešeni
Příklad 1
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 siliká20 tovým 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 kamenný prach v množství 15 % hmotnostních.
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, hra30 noly, 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 tuhnuti 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 směsí kromě žulového a čedičového kamene a kamenného prachu 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 kamenného prachu na shodnou dávku iO % hmotnostních. Dosažená stmkiura vysokopevnostního geo45 poíymemího kompozitu se zjemní a probarví odstínem užitého křemenného písku a kamenného prachu.
-3CZ 23173 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 SiO2 : Na2O -2:1. Surovina obsahující metakaolinit je tvořena alespoň ze 40 % hmotnostních Al2O3. 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 vysokopecní 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 vysokopecní 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 kamenný prach v množství 10 až 20 % 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 ažl : 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 plniva je 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 30 % hmotnostních elektrárenského popílku.
    -4CZ 23173 Ul
  8. 8. Vysokopevnostní geopolymemí kompozit podle nároků 1, 6a 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.
CZ201124196U 2011-04-12 2011-04-12 Vysokopevnostní geopolymerní kompozit CZ23173U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ201124196U CZ23173U1 (cs) 2011-04-12 2011-04-12 Vysokopevnostní geopolymerní kompozit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ201124196U CZ23173U1 (cs) 2011-04-12 2011-04-12 Vysokopevnostní geopolymerní kompozit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ23173U1 true CZ23173U1 (cs) 2012-01-05

Family

ID=45464951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ201124196U CZ23173U1 (cs) 2011-04-12 2011-04-12 Vysokopevnostní geopolymerní kompozit

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ23173U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2721049C1 (ru) Холодный бетон
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
US8969464B2 (en) Synthetic construction aggregate and method of manufacturing same
US20110271876A1 (en) Geopolymer compositions
US20110290153A1 (en) Environment friendly composite construction materials
CN101182168A (zh) 轻质隔热材料及其制备方法
CN1337927A (zh) 利用废玻璃制备的无机粘结剂
WO2015076675A1 (en) Geopolymer materials comprising alkaline activator and an additive selected from sugar and/or organic acids
CZ305741B6 (cs) Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran
KR101300515B1 (ko) 고성능 시멘트 콘트리트 조성물 및 이를 이용한 접착식 덧씌우기 포장공법
CN114616217B (zh) 无机聚合物及其在复合材料中的用途
PL226104B1 (pl) Tworzywo geopolimerowe oraz sposob wytwarzania tworzywa geopolimerowego
RU2074144C1 (ru) Сырьевая смесь для приготовления химически стойкого кремнебетона автоклавного твердения
CZ300134B6 (cs) Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby
CZ23171U1 (cs) Vysokopevnostní geopolymemí kompozit
CZ23173U1 (cs) Vysokopevnostní geopolymerní kompozit
CZ23172U1 (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.
CZ23179U1 (cs) Vysokopevnostní geopolymerní kompozit
CA2932592A1 (en) Synthetic aggregate and method of manufacturing same
CZ23174U1 (cs) Vysokopevnostní geopolymerní kompozit
CZ23175U1 (cs) Vysokopevnostní geopolymerní kompozit
CZ29206U1 (cs) Geopolymerní stavební prvek
KR100538373B1 (ko) 인조석 조성물 및 이의 제조방법
RU2239611C1 (ru) Смесь для приготовления особо прочных крупногабаритных строительных изделий (варианты)

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20120105

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20150304

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20180410

MK1K Utility model expired

Effective date: 20210412