CZ25357U1 - Tepelně izolační alkalicky aktivovaná výplňová hmota na bázi odpadu z výroby pórobetonu - Google Patents

Description

Technické řešení se týká složení výplňové alkalicky aktivované hmoty s tepelně izolačními vlastnostmi na bázi odpadu z výroby pórobetonu.

Dosavadní stav techniky

V současné době se na trhu vyskytuje široké množství nejrůznějších tepelně izolačních materiálů s rozdílnými vlastnostmi.

Mezi nejlépe tepelně izolující můžeme zařadit extrudovaný polystyren, pěnový polystyren, polyuretan, minerální a skelné izolace a pěnové sklo. Součinitel tepelné vodivosti těchto izolantů se pohybuje v rozmezí 0,02 až 0,09 W.mÁK'¹. Většina těchto materiálů dosahuje nízkých pevností v tlaku a proto je nutností použití současně jiného, únosného, materiálu v konstrukci. Při jejich použití zejména v kontaktním zateplovacím systému a systému sendvičového zdivá se naplno projevují jejich nevýhody, a to především rozpustnost v organických rozpouštědlech, vysoká náročnost na kvalitu provedení a závislost na vlivech okolního prostředí.

Další skupinou tepelně izolačních materiálů jsou hmoty, do nichž je jako plnivo přidáváno lehké kamenivo. Tím dochází, na úkor výrazného snížení pevnostních vlastností k částečnému snížení součinitele tepelné vodivosti a zlepšení tepelně izolačních vlastností. Mezi tyto hmoty se řadí například polystyrenbeton a perlitbeton, keramzitbeton a různé další druhy malt a betonů. Součinitel tepelné vodivosti u těchto materiálů se pohybuje od 0,09 do 1,40 W.mÁK'¹. Nevýhodou je vysoká cena a náročnost na provedení.

Třetí skupina tepelných izolantů je tvořena hmotami, které jako bariéru pro vedení tepla využívají ve své struktuře přímo vzduchové póry. Mezi tyto patří především pórobetony a pěnobetony. Výhodou je nízký součinitel tepelné vodivosti pohybující se na hranici 0,085 až 0,2 W.mÁK'¹. Nevýhodou jsou značně nízké pevnosti v tlaku, pohybující se v hodnotách 0,3 až 5 MPa a vysoká nasákavost.

Téměř ve všech výše uvedených skupinách je jako hlavní matrice hmoty nebo výsledné nosné stavební konstrukce použit klasický stavební materiál na bázi cementu nebo pálené cihly atd.

Vzhledem k narůstajícím cenám energií sílí požadavky na vývoj alternativních bezcementových pojiv; novým požadavkem na stavby je zachovatelnost zdrojů, tedy je kladen důraz na využití sekundárních surovin.

Výplňová hmota s pojivém i plnivem na bázi odpadního technogenního pucolánu (vysokopecní granulované strusky, pórobetonu), jejichž součinitel tepelné vodivosti se pohybuje v oblasti materiálů s dobrými tepelně izolačními vlastnostmi (λ = 0,10 až 0,30 W.mÁK'¹), těmto požadavkům plně vyhovuje.

Podstata technického řešení

Podstatou technického řešení je výplňová hmota, v níž je jako matrice použit alkalicky aktivovaný systém na bázi vysokopecní granulované strusky a jako plnivo je použit odpad z výroby pórobetonu s nízkou objemovou hmotností.

Hmota vzniká smísením jednotlivých složek a dosahuje výborných tepelně izolačních parametrů.

Konkrétněji hmota obsahuje pojivovou složku, kterou je vysokopecní granulovaná struska a aktivátor, tedy upravený roztok vodního skla a vody, a dále plnivo, které je tvořené odpadem z výroby pórobetonu, nejlépe frakce 14. 100 kg hmoty obsahuje 29 až 40 kg vysokopecní granulované strusky, 25 až 38 kg odpadního pórobetonu, 8 až 15 kg upraveného vodního skla o silikátovém modulu 1,7 až 2,5 a 20 až 25 kg vody.

-1 CZ 25357 Ul

Hmota může dále obsahovat běžná aditiva, jakými mohou být plastifikátory, urychlovače a zpomalovače tuhnutí a pojivá (např. metakaolín nebo popílek).

Jako vodní sklo bylo při přípravě použito komerčně dostupné sodné vodní sklo, u něhož byly zjištěny tyto vlastnosti - hustota 1,342 g/cm³ a molový silikátový modul 3,115.

Termínem „upravené vodní sklo“ je míněno sklo, u kterého byl snížen jeho silikátový modul z původní hodnoty 3,115 na hodnotu v rozmezí 1,7 až 2,5 pomocí 50% roztoku hydroxidu sodného.

Roztok hydroxidu sodného byl připraven z 500 g destilované vody, do které bylo přidáno 500 g hydroxidu sodného v pevném stavu. Hustota připraveného 50% roztoku NaOH činila 1,55 g/cm³.

Upravené vodní sklo bylo připraveno přidáním 10,6 ml 50% roztoku hydroxidu sodného na 100 ml původního vodního skla. Takto upravené vodní sklo má molový silikátový modul pohybující se v rozmezí 1,7 až 2,5 (v závislosti na složení vodního skla) a hustotu 1,36 g/cm³.

U komerčně dostupných vodních skel se hustota roztoku běžně pohybuje v rozmezí 1,30 až 1,65 g/cm³. V rámci receptury je možno použít jakékoli dostupné vodní sklo, nej důležitějším aspektem pro alkalickou aktivaci vysokopecní strusky je však jeho silikátový modul (tj. molámí poměr SiO₂ a Na₂O).

Výhodou navrhovaného technického řešení je možnost použití alternativních pojivových systémů a odpadních materiálů a zároveň dosažení vynikajících tepelně izolačních vlastností.

Oproti současně používaným produktům je předmět technického řešení připraven na bázi alkalicky aktivovaných systémů, u nichž byly prokázány výborné pevnostní i trvanlivostní vlastnosti. Jejich použití je přínosem také v oblasti ekologie, neboť pro jejich výrobu jsou používány zejména sekundární suroviny a odpadá tak nutnost těžby a energeticky náročného výpalu slínku pro přípravu hlavní pojivové složky, jako je tomu například u hmot s portlandským cementem. Spojením tohoto alternativního druhu pojivá s plnivem na bázi odpadního pórobetonu vzniká stavební hmota vhodných vlastností.

Objasnění výkresů

Řešení je blíže ilustrováno s pomocí obrázku, na kterém je fotografický snímek připravené výplňové hmoty.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Na přípravu 100 kg tepelně izolační alkalicky aktivované hmoty bylo smíseno 35,36 kg vysokopecní granulované strusky, 9,32 kg upraveného vodního skla (připraveného z vodního skla pomocí 50% hydroxidu sodného), 23,87 kg vody a 31,45 kg odpadního pórobetonu.

Příklad 2

Na přípravu 100 kg tepelně izolační alkalicky aktivované hmoty bylo smíseno 30,72 kg vysokopecní granulované strusky, 9,63 kg upraveného vodního skla (připraveného z vodního skla pomocí 50% hydroxidu sodného), 22,96 kg vody a 36,69 kg odpadního pórobetonu.

Příklad 3

Na přípravu 100 kg tepelně izolační alkalicky aktivované hmoty bylo smíseno 38,55 kg vysokopecní granulované strusky, 13,82 kg upraveného vodního skla (připraveného z vodního skla pomocí 50% hydroxidu sodného), 21,42 kg vody a 26,21 kg odpadního pórobetonu.

-2CZ 25357 Ul

U připraveného vzorku z příkladu 3 byly naměřeny následující vlastnosti směsi:

Zkoumaná vlastnost	Zjištěná hodnota
Objemová hmotnost ve vysušeném stavu	1100 kg/m3
Objemová hmotnost v přirozeně vlhkém stavu	1680 kg/m3
Pevnost v tahu ohybem	0,3 MPa
Pevnost v tlaku	1,1 MPa
Součinitel tepelné vodivosti	0,222 W.mÁK'1
Konzistence čerstvé směsi	210 mm

Průmyslová využitelnost

Alkalicky aktivovaná hmota podle technického řešení je využitelná ve stavebním průmyslu, 5 zejména v prefabrikované výrobě stavebních dílců a výrobků.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Tepelně izolační alkalicky aktivovaná výplňová hmota, vyznačující se tím, že 100 kg hmoty obsahuje 29 až 40 kg vysokopecní granulované strusky, 25 až 38 kg odpadního pórobetonu, 8 až 15 kg upraveného vodního skla o silikátovém modulu 1,7 až 2,5 a 20 až 25 kg io vody.
2. 2. Tepelně izolační alkalicky aktivovaná výplňová hmota podle nároku 1, vyznačující se tím, že odpadním pórobetonem je pórobeton frakce 54.
3. 3. Tepelně izolační alkalicky aktivovaná výplňová hmota podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahuje dále aditiva jako plastifikátory, urychlovače a zpomalovače

   15 tuhnutí a pojivá.
4. 4. Tepelně izolační alkalicky aktivovaná výplňová hmota podle jakéhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pojivém je metakaolín nebo popílek.
5. 5. Tepelně izolační alkalicky aktivovaná výplňová hmota podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že 100kg hmoty obsahuje 38,55 kg vysokopecní granulované strusky,

   20 26,21 kg odpadního pórobetonu, 13,82 kg upraveného vodního skla a 21,42 kg vody.