CZ292875B6 - Geopolymerní pojivo na bázi popílků - Google Patents
Geopolymerní pojivo na bázi popílků Download PDFInfo
- Publication number
- CZ292875B6 CZ292875B6 CZ20021011A CZ20021011A CZ292875B6 CZ 292875 B6 CZ292875 B6 CZ 292875B6 CZ 20021011 A CZ20021011 A CZ 20021011A CZ 20021011 A CZ20021011 A CZ 20021011A CZ 292875 B6 CZ292875 B6 CZ 292875B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fly ash
- binder
- limestone
- weight
- percent
- Prior art date
Links
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 35
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 33
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 claims abstract description 7
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- -1 CaCOi3 Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 19
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000010428 baryte Substances 0.000 claims description 3
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 claims description 3
- 206010000496 acne Diseases 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 abstract description 28
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 20
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 abstract description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract 2
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 abstract 2
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 abstract 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- GMVPEJUTFFCKDK-UHFFFAOYSA-N [Nb].[U] Chemical compound [Nb].[U] GMVPEJUTFFCKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 27
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 15
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 7
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 6
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 5
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 5
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 3
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 3
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000010805 inorganic waste Substances 0.000 description 2
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229910018516 Al—O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003849 O-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003872 O—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 239000005354 aluminosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 239000011413 geopolymer cement Substances 0.000 description 1
- 229920003041 geopolymer cement Polymers 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000000887 hydrating effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052909 inorganic silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- RLQWHDODQVOVKU-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;silicate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] RLQWHDODQVOVKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
- C04B28/008—Mineral polymers other than those of the Davidovits type, e.g. from a reaction mixture containing waterglass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/021—Ash cements, e.g. fly ash cements ; Cements based on incineration residues, e.g. alkali-activated slags from waste incineration ; Kiln dust cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
- C04B7/243—Mixtures thereof with activators or composition-correcting additives, e.g. mixtures of fly ash and alkali activators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00862—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for nuclear applications, e.g. ray-absorbing concrete
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Geopolymerní pojivo na bázi popílků určené pro výrobu kaší, malt a betonů či fixaci odpadů, obsahuje 70 až 94 % hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 150 až 600 m.sup.2.n./kg, 5 až 15 % hmotn. alkalického aktivátoru složeného ze směsi alkalického hydroxidu a alkalického křemičitanu, například vodního skla, kdy tento aktivátor obsahuje 5 až 15 % hmotn. Me.sub.2.n.O a má poměr SiO.sub.2.n./Me.sub.2.n.O v rozmezí 0,6 až 1,5, kde Me je Na nebo K a 1 až 15 % hmotn. vápenaté sloučeniny jako je CaCO.sub.3.n., CaMg(CO.sub.3.n.).sub.2.n., CaSO.sub.4.n., CaSO.sub.4.n..2 H.sub.2.n.O, Ca(OH).sub.2.n., mletý vápenec, mletý sádrovec, mletý dolomitický vápenec, odpadní sádrovec z chemických výrob, odpadní sádrovec z odsiřovacích procesů, cementový recyklát z betonů. S výhodou má vápenatá sloučenina velikost částic 1 až 200 .mi.m. Je výhodné, když popílek obsahuje více než 3 % hmotn. CaO, s výhodou více než 8 % hmotn. CaO. Lze použít směsi nízkovápenatého popílku s obsahem CaO nižším než 3 % hmotn. a vysokovápenatého popílku s obsahem CaO více než 3 % hmotn. Geopolymerní pojivo se používá k výrobě kaší, malt a betonů či fixaci odpadů, přičemž poměr záměsové vody s pojivem je 0,25 až 0,4. S výhodou se jako plnivo použije drcený vápenec nebo dolomitický vápenec ve frakcích od 0,1 do 32 mm, nebo oxidy Fe, baryt nebo jiný materiál pro stínění radioaktivního záření nebo anorganické a organické materiály obsahující těžké kovy vybrané ze skupiny tvořené Zn, Ba, Cd, Cu, Zr, Pb, Ni, U či látky z úpravy minerálů a těžební činnosti, loužence. Geopolymerní pojivo lze míchat s vodou v poměru 0,25 až 0,4, s výhodou homogenizovat s plnivem, a směs
Description
Vynález se týká geopolymemího pojivá na bázi popílků, určeného pro výrobu kaší, malt a betonů či fixaci odpadů, obsahujícího až 94 % hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 150 až 600 m2/kg až 15 % hmotn. alkalického aktivátoru složeného ze směsi alkalického hydroxidu a alkalického křemičitanu, na příklad vodního skla, kdy tento aktivátor obsahuje 5 až 15 % hmotn. Me2O a má poměr SiO2/Me2O v rozmezí 0,6 až 1,5, kde Me je Na nebo K.
Dosavadní stav techniky
Latentní 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 např. Na2CO3, NaOH nebo Na2SiO3.
Základní údaje o těchto pojivech, „struskoalkalických cementech“, nacházíme v literatuře např. v knize V.D. Gluchovskij: „Soil Silicates“, Kijev 1959, dále v Proceedings 1. a 2. Intemational Conference „Alkaline Cements and Concretes“, Kijev 1994, 1999 a v řadě dalších. V těchto pracích jsou popsány směsi latentně hydraulických látek (zejména strusek a dalších), kde je užit alkalický aktivátor ve formě vodního skla, Na2CO3 a NaOH.
Ve spisu US 4 410 365 je popsáno pojivo na bázi mleté granulované vysokopecní strusky a alkalického aktivátoru, např. NaOH, Na2SO4.
Dále je popsáno alkalické pojivo s nízkým vodním součinitelem, vhodné pro přípravu kaší, malt i betonů. Pojivo se skládá nejméně z 50 % latentně hydraulické aktivní látky, jako je struska nebo technický či přírodní pucolán, a mající měmý povrch nejméně 400 m2/kg. Pojivo dále obsahuje 0,1 až 5 % plastifikátoru a 0,5 až 8 % NaOH nebo Na2CO3.
V US 5 076 851 je popsán směsný bezsádrovcový portlandský cement obsahující 60 až 96,7 % mletého slínku portlandského cementu s měrným povrchem 350 až 550 m2/kg a 3 až 40 % mleté latentně hydraulické látky, jako je vysokopecní granulovaná struska, popílek a další. Pojivo dále obsahuje 0,1 až 3 % plastifikátoru a 0,5 až 6 % Na2CO3, NaOH nebo NaHCO3.
V US 5 084 102 je popsán cement, který obsahuje 20. až 60% mleté vysokopecní strusky s měrným povrchem 500 až 650 m2/kg a 40 až 80 % elektrárenského popílku a dále 2 % mletého slínku portlandského cementu (vztaženo na směs strusky a popílku) a dále 2 až 12 % křemičitanu sodného s poměrem SiO2/Na2O je rovno 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 % alkalického křemičitanu (počítáno jako Na2O) s poměrem SiO2/Na2O je rovno 0,2 až 0,75. Pojivo dosahuje vysokých pevností zejména po zpracování při teplotách 40 až 90 °C.
-1CZ 292875 B6
V US 5 482 549 je popsán cement sestávající se z mleté vysokopecní strusky s měrným povrchem 500 až 700 m7kg a mletého elektrárenského popílku s měrným povrchem 500 až 750 m2/kg v poměru 20:80 až 70:30 hmotn. dílů a dále obsahující nejméně 2 % mletého slínku portlandského cementu a 2 až 12 % křemičitanu sodného.
V DE 3 934 085 je popsáno pojivo pro imobilizaci odpadů těžkých kovů sestávající se z latentně hydraulických látek (strusky7, popílku a dalších) o velikosti částic menších než 100 pm, alkalického aktivátoru na bázi CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2, a CaSO3 nebo CaSO4.
ίο V EP 593130 je popsán proces imobilizace odpadů těžkých kovů za použití pojivá sestávajícího se z popílku, roztoku alkalického aktivátoru jehož pH je větší než 13, popřípadě obsahujícího strusku, křemičitý úlet či další pucolány.
V EP 927708 je popsáno hydraulické pojivo sestávající se z latentně hydraulické látky jako je 15 popílek, mletá struska, alkalického aktivátoru jako jsou hydroxidy kovů alkalických zemin, slínek portlandského nebo hlinitanového cementu a produkty odsiřování spalných plynů (CaSO3 nebo CaSO4).
Ve WO 00/00447 je popsáno hydraulické alumosilikátové pojivo, sestávající se z alumosilikátů 20 (vysokopecní struska, jíl, slin, popílek) s obsahem A12O3 více než 5 %, úlet z cementářské rotační pece, alkalický aktivátor ve formě alkalického hydroxidu a CaSO4. V pojivu je přítomno vždy více než 34 % strusky, více než 5 % popílku, 3 až 10 % alkalického aktivátoru a více než 5 % CaSO4.
V CZ 289 735 je popsáno alkalicky aktivované pojivo na bázi hydraulicky aktivních látek, určené pro výrobu kaší, malt a betonů tvrdnoucích při teplotách 15 až 95 °C, sestává z 35 až 93 % hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 100 až 600 m2/kg, 2 až 40 % hmotn. další latentně hydraulicky aktivní látky, 5 až 15 % hmotn. alkalického aktivátoru, jako je například směs sodného nebo draselného vodního skla a NaOH či KOH, vyjádřené jako % hmotn. Na2O, přičemž další hydraulicky aktivní látkou je mletá granulovaná vysokopecní struska s měrným povrchem 200 až 600 m2/kg, a/nebo mletý slínek portlandského cementu s měrným povrchem 200 až 600 m7kg, a/nebo přírodní a/nebo umělý pucolán a/nebo tepelně aktivovaný přírodní jíl, a v alkalickém aktivátoru je poměr SiO2/Na2O 0,4 až 1,0.
Při alkalické aktivaci popílků vznikají hmoty s pevnostmi přesahující pevnosti standardních portlandských cementů. Alkalická aktivace popílků ve vodném prostředí při pH> 12, při níž dochází k tvrdnutí materiálu, je odlišná od procesů hydratace anorganických pojiv, např. portlandského cementu. Alkalická aktivace popílků (s převahou obsahu SiO2) je proces, při kterém dochází k průniku atomů Al (a pravděpodobně i Ca, Mg) do původní křemičité mřížky popílku.
Vzniká 2D-3D anorganický hydratovaný polymer (geopolymer) obecného vzorce Mn[-(Si-O)zAl-0]n.wH20. Hydratační produkty alkalicky aktivovaných popílků mají amorfní charakter s minoritními krystalickými fázemi s převahou uspořádání Q4(2A1). Vlastnosti alkalicky aktivovaných popílků jsou závislé na způsobu přípravy, zejména na koncentraci alkalického aktivátoru a vlhkostních podmínkách. Optimální výsledky byly dosaženy při ohřevu na 60 až 90 °C 45 v otevřené atmosféře („suché podmínky“). Za přítomnosti vysokopecní strusky ve směsích alkalicky aktivovaných popílků dochází ke značnému zvýšení pevností (přes 150 MPa v tlaku) při optimálních „hydrotermálních“ podmínkách při teplotě 60 až 90 °C. Při těchto podmínkách vzniká vedle geopolymemí fáze i fáze C-S-H. Alkalicky aktivovaná pojivá dávají možnost využití odpadních anorganických materiálů. Materiály na bázi AA popílků lze charakterizovat 50 jako „chemically bonded ceramics“ či geopolymery nebo jako nízkoteplotní hydratovaná alumosilikátová skla.
Řada autorů (např. Davidovits J.: „Properties of geopolymer cements“ Proč. lst Intem. Conf. „Alkaline cements and concretes“, vol. 1., p. 131-150, VIPOL Stock Comp. Kiev 1994, Davido55 vits J.: „Geopolymers - inorganic polymeric new materials, J. Therm. Anal. 37, p. 1633-1656,
-2CZ 292875 B6
1991, Davidovits J.: „Chemistry of geopolymeric systems, terminology“, Proč. Geopolymer Inter. Conf. (1999), Van Jaarsveld J.G.S, Van Deventer J.S.J., Lorenzen L.: The potential use of geopolymeric materials to immobilise toxic materials“, Part I., Miner. Eng. 10, 659-669 (1997), Part II, 12, 75-91 (1999)) předpokládají, že nejdůležitějším faktorem při alkalické aktivaci latentně hydraulických látek je poměr Si/Al resp. koncentrace alkalií či poměr SiO2/Na2O.
Podstata vynálezu
Náš výzkum však ukázal, že kromě zmíněných faktorů hraje významnou roli i průnik atomů Ca vedle průniku atomů Al do mřížky SiO4 v popílku.
Geopolymemí pojivo na bázi popílků, určené pro výrobu kaší, malt a betonů či fixaci odpadů, obsahující až 94 % hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 150 až 600 m2/kg, až 15 % hmotn. alkalického aktivátoru složeného ze směsi alkalického hydroxidu a alkalického křemičitanu, například vodního skla, kdy tento aktivátor obsahuje 5 až 1 % hmotn. Me2O a má poměr SiO2/Me2O v rozmezí 0,6 až 1,5, kde Me je Na nebo K, podle vynálezu spočívá v tom, že obsahuje 1 až 15% vápenaté sloučeniny jako je CaCO3, CaMg(CO3)2, CaSO4, CaSO4.2 H2O, Ca(OH)2, mletý vápenec, mletý sádrovec, mletý dolomitický vápenec, odpadní sádrovec z chemických výrob, odpadní sádrovec z odsiřovacích procesů, cementový recyklát z betonů.
S výhodou vápenatá sloučenina má velikost částic 1 až 200 pm.
Je výhodné, když popílek obsahuje více než 3 % hmotn. CaO, s výhodou více než 8 % hmotn. CaO. Lze použít směsí nízkovápenatého popílku s obsahem CaO nižším než 3 % hmotn. a vysokovápenatého popílku s obsahem CaO více než 3 % hmotn. Při výrobě kaší, malt a betonů či fixaci odpadů se geopolymemí pojivo používá tak, že poměr záměsové vody ke směsi popílku a vápenaté sloučeniny je 0,25 až 0,4.
Při zpracování geopolymemího pojivá podle vynálezu do kaší, malt a betonů či fixaci odpadů je vhodným plnivem drcený vápenec nebo dolomitický vápenec ve frakcích od 0,1 do 32 mm.
Plnivem pro přípravu betonů s použitím geopolymemího pojivá podle vynálezu jsou s výhodou oxidy Fe, baryt nebo jiný materiál pro stínění radioaktivního záření a/nebo anorganické a organické materiály obsahující těžké kovy jako například Zn, Ba, Cd, Cu, Zr, Pb, Ni, U či látky z úpravy minerálů a těžební činnosti, loužence.
Při výrobě betonů či fixaci odpadů se vyrobená směs geopolymemího pojivá, záměsové vody a případně plniva umístí do forem a ponechá se vytvrdit při teplotách 20 až 95 °C.
Při vstupu atomů Al do mřížky SiO4 v popílku dochází ke vzniku záporného náboje na atomu O, který je kompenzován iontem Na+. Za přítomnosti látek obsahující Ca dochází k průniku i atomů Ca do SiO4 mřížky. V tomto případě je uvedený záporný náboj na atomech O kompenzován iontem Ca2+, avšak dochází k propojení iontovou vazbou ve struktuře. Tím dochází k vyšší propojenosti v -Si-O-Al-O-Si struktuře a tím ke vzniku materiálů s vyššími pevnostmi. Zvýšení pevností geopolymeru na bázi popílků je dosaženo přísadou na bázi vápenatých látek jako je CaCO3, CaMg(CO3)2, CaSO4, CaSO4.2 H2O, Ca(OH)2, sádrovec, dolomitický vápenec, odpadní sádrovec z chemických výrob, odpadní sádrovec z odsiřovacích procesů, cementový recyklát z betonů. Rovněž pozitivním způsobem se projevuje zvýšení obsahu CaO v popílku. Zvýšení pevností je možné při současném snížení celkového obsahu alkalií a při snížení obsahu NaOH
-3CZ 292875 B6 v alkalickém aktivátoru, než je tomu při známých způsobech přípravy těchto látek. Snížení obsahu alkálií a zejména snížení dodatečného přidávání NaOH pro úpravu Ms je významné z hlediska manipulace s tímto pojivém.
Pojivo sestávající se z popílku, alkalického aktivátoru (směsi alkalického hydroxidu a křemičitanu) a vápenaté látky tuhne při teplotách 20 až 95 °C, kdy optimální podmínky jsou při krátkodobém teplotním zpracování při teplotách 50 až 80 °C v otevřené atmosféře.
Uvedené pojivo je vhodné pro přípravu kaší, malt i betonů a pro fixaci anorganických a dalších to odpadů. Jako součást pojivá lze užít odpadní CaSO4 z chemických či odsiřovacích procesů a dále pak recyklovaný beton (jemné frakce po drcení použitých betonů).
Jako kamenivo lze použít pro tento typ pojivá běžné kamenivo pro výrobu malt a betonů, s výhodou drcený vápenec nebo dolomitický vápenec.
Geopolymemí pojivo je použitelné i k přípravě materiálů ke stínění radioaktivního zářeni, například k přípravě těžkých betonů nebo hmot obsahující v maximálním množství stínící látky jako jsou oxidy Fe, baryt a další.
Geopolymemí pojivo je možné použít pro fixaci anorganických i organických odpadů, odpadních látek obsahující těžké kovy jako např. Zn, Ba, Cd, Cu, Zr, Pb, Ni, U (látky z úpravy minerálů a těžební činnosti, loužence), případně pro fixaci radioaktivních odpadů.
Tyto látky jsou použitelné ve směsi s geopolymemím pojivém jako plnivo namísto klasického 25 kameniva pro přípravu malt a betonů.
Geopolymemí pojivo podle vynálezu představuje nový typ anorganického pojivá, které umožňuje zpracování anorganického odpadu - popílku - jako základní suroviny. Popílek je doposud využíván jako součást portlandských cementů či jako součást betonových směsí. Značná část odpad30 nich popílků je skladována či míšena s odpadním sádrovcem a deponována např. ve vytěžených prostorách. Míšení popílku s odpadním sádrovcem (např. z odsiřovacích procesů) je v principu nehospodámé, neboť odpadní sádrovec (z odsiřovacích procesů vápencovou metodou) obsahuje Ca pocházející z nevratné suroviny, kterou je vápenec. Skladování odpadních popílků představuje ekologický problém, neboť existuje potenciální možnost vyluhování těžkých kovů z odpad35 nich popílků. Skladování popílků jako odpadu je dále energeticky nehospodámé, neboť v popílku je „skrytá“ část tepelné energie vzniklé při spalování uhlí v elektrárnách.
Geopolymemí pojivo podle vynálezu představuje možnost využití směsi popílku a odpadního sádrovce na výrazně vyšší úrovni než deponování této směsi na skládkách.
Geopolymemí pojivo podle vynálezu nevyžaduje energeticky náročný proces výroby ve srovnání s ostatními anorganickými pojivý, zejména s portlandským cementem. Výroba portlandského cementu zahrnuje energeticky náročný proces přípravy surovin (těžba, drcení, mletí a směšování několika surovinových komponent) o následný výpal do teplot 1450 °C. Součástí výroby 45 cementu je dále energeticky náročné mletí slínku. Tyto energeticky a surovinově náročné procesy při výrobě geopolymemího pojivá podle vynálezu odpadají, neboť základní surovinu, odpadní elektrárenský popílek, není nutné v principu mlít či třídit, i když je to pro optimalizaci vlastností pojivá možné, a není nutný energeticky náročný tepelný proces, jako je výpal. Pro optimalizaci vlastností pojivá podle vynálezu postačí krátkodobý ohřev na teploty do 60 až 90 °C, či dokonce 50 v někteiých případech není tento ohřev nutný.
Geopolymemí pojivo podle vynálezu je novým typem anorganického pojivá, při jehož výrobě v principu nedochází k emisím CO2, neboť na rozdíl od výroby portlandského cementu či vápna není nutné pálení vápence (jako součásti surovinové směsi). Toto pojivo pak představuje pers
-4CZ 292875 B6 pektivu možnosti snížení emisí „skleníkových plynů“, jejichž hlavním producentem vedle hutního a elektrárenského průmyslu jsou právě cementárny a vápenky.
Dalším výrazným ekologickým aspektem geopolymemího pojivá podle vynálezu je možnost fixace odpadních látek a látek, které obsahují těžké kovy.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Pro přípravu kaší, malt a betonů z geopolymemího pojivá byl použit elektrárenský popílek o složení v hmotn. %:
| SiO2 | A12O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O | TiO> | P;O5 | Sp. látky |
| 53,79 | 32,97 | 5,51 | 1,84 | 0,92 | 0,46 | 1,76 | 0,37 | 2,1 | 0,15 | 0,74 |
Výraz „Sp. látky“ znamená spalitelné látky.
Alkalický aktivátor byl připraven z vodního skla o složení 25,98 % hmotn. SiO2, 15,4 % hmotn. Na2O a 58,5 % hmotn. H2O. Obsah Na2O, vztažený na hmotnost popílku resp. popílku + vápenaté látky, modul alkalického aktivátoru Ms = SiO2/Na2O byl upraven přidáním NaOH. Vodní součinitel směsi w = hmotnost H20/(hmotnost popílku + vápenatá látka) byl upraven přidáním příslušného množství vody do alkalického aktivátoru. Alkalický aktivátor rozpuštěný ve vodě byl smíšen s popílkem a s případným plnivem. Směs byla umístěna do forem a vystavena teplotním podmínkám v rozmezí 20 až 95 °C podle údajů uvedených v následujících tabulkách. Po 2 a 28 dnech od přípravy byla zkoušena pevnost těchto hmot.
Příklad 2
Z popílku podle příkladu 1 byla připravena kaše (bez přísady plniv) w = 0,26 s dobrou zpracovatelností. Alkalický aktivátor měl Ms = 0,8 a obsah Na2O byl 8 % hmotn..
K popílku bylo přidáno 4 % hmotn. mletého vápence. Kaše měla počátek tuhnutí po 2 hodinách.
Příklad 3
Z popílku podle příkladu 1 byly připraveny malty, kde jako plnivo byl použit písek frakce 0 až 2 mm. K popílku byla přidána vápenatá látka, kterou byl mletý vápenec s velikostí částic do 80 mm, mletý dolomitický vápenec s velikostí částic do 150 pm a odpadní sádrovec s velikostí částic do 30 pm. Vápenec obsahoval více než 95 % hmotn. CaCO3, dolomitický vápenec obsahoval více než 9% hmotn. CaCO3+MgCO3, sádrovec A obsahoval více než 9% hmotn. CaSO4.2 H2O, sádrovec B obsahoval více než 93 % hmotn. CaSO4.2 H2O. Směsi bez přísady vápenaté látky odpovídají známým postupům, např. podle US 5 601 643 a CZ 289 735.
-5CZ 292875 B6
| Na2O (%) | Ms | w | doba a teplota tepelného zpracování | popílek:písek | přísada k popílku | pevnost 2 dny (MPa) | pevnost 28 dní (MPa) |
| 7,75 | 1,06 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | 10% vápenec | 55,2 | 57,7 |
| 7,75 | 1,06 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | bez přísady | 32,0 | 43,9 |
| 7,19 | 1,43 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | 10% vápenec | 30,2 | 45,8 |
| 7,19 | 1,43 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | bez přísady | 26,2 | 30,1 |
| 8,31 | 0,74 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | bez přísady | 38 | 53,9 |
| 5,43 | 1 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:2 | 10% vápenec | 22,5 | 28,5 |
| 5,43 | 1 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:2 | bez přísady | 12,8 | 14,2 |
| 7 | 1 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | 10% vápenec | 15,5 | 19,6 |
| 13,5 | 0,7 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | bez přísady | 43,2 | 46,2 |
| 13 | 1 | 0,32 | 5 h, 90 °C | 1:1,5 | 10% vápenec | 38 | 40,2 |
| 10 | 1,06 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | 10% dolomitický vápenec | 42,9 | 48,9 |
| 10 | 1,1 | 0,35 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | 10% sádrovec A | 20,7 | 24,5 |
| 10 | 1,1 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | 5% sádrovec B | 37,8 | 42,3 |
| 10 | 1,1 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:15 | 10% sádrovec B | 24,7 | 25,8 |
Příklad 4
Z popílku podle příkladu 1 byla připravena malta, kde jako plnivo byl použit písek frakce 0 až 2 mm. K popílku byl přidán cementový recyklát, kterým byla frakce 0 až 0,5 mm z drceného cementového betonu resp. z drceného pórobetonu.
| Na2O (%) | Ms | w | doba a teplota tepelného zpracování | popílek:písek | přísada k popílku | pevnost 2 dny (MPa) | pevnost 28 dní (MPa) |
| 10 | 0,95 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | 10% cementový recyklát z drceného betonu | 47,0 | 56,9 |
| 10 | 0,95 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | 10 % recyklát z drceného betonu | 34 | 46,1 |
Příklad 5
Malta s 10 % hmotn. sádrovce B podle příkladu 4 měla počátek tuhnutí po 1,5 h při 20 °C.
Příklad 6
Z popílku podle příkladu 1 byl připraven beton, kde jako kamenivo byla použita vápencová drť 20 0 až 4 mm. Počátek tuhnutí tohoto betonu při 20 °C byl více než 24 hodin. Pro srovnání byl připraven beton ze standardního kameniva frakce 0 až 4 mm. Poměr popílku ku plnivu byl 1:1,5.
| Na2O (%) | Ms | w | doba a teplota tepelného zpracování | plnivo | pevnost 2 dny (MPa) |
| 10 | 0,8 | 0,32 | 12 h, 70 °C | vápencová drť | 45,1 |
| 10 | 0,8 | 0,32 | 12 h, 70 °C | standardní kamenivo pro výrobu betonu | 30,0 |
-6CZ 292875 B6
Příklad 7
Pro přípravu kaše w = 0,30 byl popílek o složení:
| SiO2 | A12O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O | TiO2 | p2o5 | Sp. látky |
| 48,8 | 25,3 | 14,5 | 4,2 | 1,58 | 1,64 | 0,76 | 0,96 | 1,15 | 0,23 | 0,60 |
Vlastnosti geopolymeru jsou uvedeny v tabulce:
| Na2O (%) | Ms | w | doba a teplota tepelného zpracování | pevnost 2 dny (MPa) | pevnost 28 dní (MPa) |
| 12 | 0,8 | 0,25 | 24 h, 60 °C | 50,2 | 58,7 |
Příklad 8
Pro přípravu malty byla použita směs popílku podle příkladu 1 a popílku A, jehož složení je uvedeno v tabulce:
| SiO2 | A12O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O | TiO2 | p2o5 | Sp. látky |
| 51,82 | 28,3 | 4,1 | 8,2 | 2,0 | 0,46 | 1,76 | 0,37 | 2,1 | 0,15 | 0,74 |
Vlastnosti malt jsou uvedeny v tabulce:
| Na2O (%) | Ms | w | doba a teplota tepelného zpracování | popílek:písek | typ popílku | pevnost 2 dny (MPa) | pevnost 28 dní (MPa) |
| 10 | 0,8 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | Popílek dle příkladu 1 | 55,2 | 57,7 |
| 10 | 0,8 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 1:1,5 | Popílek dle příkladu 1 + popílek A v poměru 1:1 | 60,1 | 63,5 |
Příklad 9
Pro přípravu směsi byl použit popílek o složení:
| SiO2 | A12O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O | TiO2 | p2o5 | Sp. látky |
| 48,8 | 25,3 | 14,5 | 4,2 | 1,58 | 1,64 | 0,76 | 0,96 | 1,15 | 0,23 | 0,60 |
a prachové odpady.
Složení prachového odpadu A:
| SiO2 | A12O3 Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O | TiO2 | P2O5 | Cr2O3 |
| 15,11 | 3,18 55,07 | 11,80 | 9,86 | 1,14 | 0,12 | 0,22 | 0,09 | 0,19 | 0,25 |
Složení prachového odpadu B:
| SiO2 | A12O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | ZnO | PbO | Na2O | TiO2 | p2o5 | Cr2O3 |
| 6,23 | 1,25 | 34,11 | 4,2 | 6,10 | 35,2 | 8,90 | 0,22 | 0,09 | 0,19 | 3,51 |
-7CZ 292875 B6
Vlastnosti směsí jsou uvedeny v tabulce:
| Na2O (%) | Ms | w | doba a teplota tepelného zpracování | plnivo | obsah prachového odpadu | pevnost 2 dny (MPa) | pevnost 28 dní (MPa) |
| 10 | 0,8 | 0,30 | 8 h, 60 °C | 5% vápencová drť | 20% odpad A | 12,6 | 21,9 |
| 10 | 0,8 | 0,30 | 24 h, 80 °C | 5% vápencová drť | 30% odpad A | 30,8 | 33,2 |
| 10 | 0,8 | 0,30 | 24 h, 80 °C | 5% vápencová drť | 30% odpad B | 15,2 | 28,1 |
Příklad 10
Z popílku podle příkladu 1 byly připraveny směsi pro stínění radioaktivního záření.
| Na2O (%) | Ms | w | doba a teplota tepelného zpracování | plnivo | obsah stínící složky | pevnost 2 dny (MPa) | pevnost 28 dní (MPa) |
| 10 | 0,9 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 5% vápencová drť | 35 % Fe2O3 | 18,6 | 25,8 |
| 10 | 0,9 | 0,32 | 12 h, 70 °C | 5% vápencová drť | 20 %baiyt | 12,8 | 18,5 |
Průmyslová využitelnost
Vynález je využitelný ve stavebnictví
Claims (10)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Geopolymemí pojivo na bázi popílků určené pro výrobu kaší, malt a betonů či fixaci odpadů obsahující70 až 94 % hmotn. elektrárenského popílku s měrným povrchem 150 až 600 m2/kg,5 až 15 % hmotn. alkalického aktivátoru složeného ze směsi alkalického hydroxidu a alkalického křemičitanu, na příklad vodního skla, kdy tento aktivátor obsahuje 5 až 15 % hmotn. Me2O a má poměr SiO2/Me2O v rozmezí 0,6 až 1,5, kde Me je Na nebo K, vyznačené tím, že obsahuje 1 až 15% hmotn. vápenaté sloučeniny jako je CaCO3, CaMg(CO3)2, CaSO4, CaSO4.2H2O, Ca(OH)2, mletý vápenec, mletý sádrovec, mletý dolomitický vápenec, odpadní sádrovec z chemický výrob, odpadní sádrovec z odsiřovacích procesů, cementový recyklát z betonů.
- 2. Geopolymemí pojivo podle nároku 1, vyznačené tím, že vápenatá sloučenina má velikost částic 1 až 200 pm.
- 3. Geopolymemí pojivo podle nároku 1, vyznačené tím, že popílek obsahuje více než 3 % hmotn. CaO, s výhodou více než 8 % hmotn. CaO.
- 4. Geopolymemí pojivo podle nároku 1, vyznačené tím, že popílek je tvořen směsí nízkovápenatého popílku s obsahem CaO nižším než 3 % hmotn. a vysokovápenatého popílku s obsahem CaO více než 3 % hmotn.
- 5. Způsob použití geopolymemího pojivá podle nároku 1,vyznačený tím, že při výrobě kaší, malt a betonů či fixaci odpadů je poměr záměsové vody s pojivém 0,25 až 0,4.
- 6. Způsob použití podle nároku 5, vyznačený tím, že při výrobě kaší, malt a betonů či fixaci odpadů se jako plnivo použije drcený vápenec nebo dolomitický vápenec ve frakcích od 0,1 do 32 mm.
- 7. Způsob použití podle nároku 5,vyznačený tím, že plnivem pro přípravu betonů jsou oxidy Fe, baryt nebo jiný materiál pro stínění radioaktivního záření.
- 8. Způsob použití podle nároku 5, vyznačený tím, že plnivem pro přípravu betonů jsou anorganické a organické materiály obsahující těžké kovy vybrané ze skupiny tvořené Zn, Ba, Cd, Cu, Zr, Pb, Ni, U či látky z úpravy minerálů a těžební činnosti, loužence.
- 9. Způsob použití geopolymemího pojivá podle nároku 1, vyznačený tím, že se smísí záměsová voda s pojivém v poměru 0,25 až 0,4, směs se umístí do forem a ponechá se vytvrdit při teplotách 20 až 95 °C.
- 10. Způsob použití geopolymemího pojivá podle nároku 9, vyznačený tím, že se směs záměsové vody s pojivém před umístěním do forem zhomogenizuje s plnivem.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20021011A CZ292875B6 (cs) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Geopolymerní pojivo na bázi popílků |
| AU2003213989A AU2003213989A1 (en) | 2002-03-20 | 2003-03-18 | Geopolymer binder based on fly ash |
| SK33-2004A SK332004A3 (en) | 2002-03-20 | 2003-03-18 | Geopolymer binder based on fly ash |
| PCT/CZ2003/000020 WO2003078349A1 (de) | 2002-03-20 | 2003-03-18 | Geopolymeres bindemittel auf basis von flugasche |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20021011A CZ292875B6 (cs) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Geopolymerní pojivo na bázi popílků |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20021011A3 CZ20021011A3 (cs) | 2003-12-17 |
| CZ292875B6 true CZ292875B6 (cs) | 2003-12-17 |
Family
ID=27815064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20021011A CZ292875B6 (cs) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Geopolymerní pojivo na bázi popílků |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2003213989A1 (cs) |
| CZ (1) | CZ292875B6 (cs) |
| SK (1) | SK332004A3 (cs) |
| WO (1) | WO2003078349A1 (cs) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ300134B6 (cs) * | 2007-02-14 | 2009-02-18 | Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby |
| CZ301705B6 (cs) * | 2004-04-26 | 2010-06-02 | Svoboda@Pavel | Popílkový beton, jeho složení, zpusob prípravy geopolymerní reakcí aktivovaného úletového popílku a užití |
| WO2012069024A2 (en) | 2010-11-23 | 2012-05-31 | Razl Ivan | Acid and high temperature resistant cement composites |
| CZ306484B6 (cs) * | 2015-12-10 | 2017-02-08 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Způsob přípravy bezslínkového hydraulického pojiva |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1689691A4 (en) * | 2003-11-19 | 2010-07-28 | Rocla Pty Ltd | GEOPOLYMER CEMENT AND PROCESS FOR PREPARATION AND CASTING |
| FR2880624B1 (fr) | 2005-01-11 | 2008-09-12 | Fabrice Visocekas | Procede pour fabriquer un materiau mineral solide. |
| WO2006087484A2 (fr) * | 2005-02-21 | 2006-08-24 | Philippe Pichat | Fabrication d'un materiau solide a partir d'un hydroxyde alcalin |
| FR2882276A1 (fr) * | 2005-02-21 | 2006-08-25 | Philippe Pichat | Fabrication d'un materiau solide a partir d'un hydroxyde alcalin |
| ITVI20050273A1 (it) * | 2005-10-14 | 2007-04-15 | Guerrino Pivato Spa | Miscela catalizzata per strati portanti e di fondo di opere civili e stradali, del tipo ad alta stabilita' e viabilita' immediata |
| CA2629708C (en) * | 2005-11-09 | 2015-09-22 | Yoshino Gypsum Co., Ltd. | Composition for building material, and gypsum board and construction method using them and wall and the like |
| WO2009005205A1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-08 | Industry Foundation Of Chonnam National University | Alkali-activated binder with no cement, method for fabricating mortar using it, and method for fabricating alkali-activated reinforcement mortar with no cement |
| CN101323778B (zh) * | 2008-07-29 | 2010-12-29 | 南京工业大学 | 油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物及其高温缓凝剂 |
| RU2517729C2 (ru) | 2009-01-22 | 2014-05-27 | Те Католик Юниверсити Ов Америка | Геополимерные композиционные связущие с заданными характеристиками для цемента и бетона |
| CN101618653B (zh) * | 2009-07-30 | 2012-07-25 | 安溪县宏源工艺有限公司 | 一种石英粉工艺制品及其制备方法 |
| CN101653966B (zh) * | 2009-09-02 | 2011-05-11 | 武汉理工大学 | 一种自节能加气混凝土墙材专用抹面砂浆的制备方法 |
| DE102009043988A1 (de) | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Inomat Gmbh | Geopolymeres Material |
| CZ2010779A3 (cs) * | 2010-10-26 | 2011-11-16 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Zpusob prípravy stavebních prvku na bázi alumosilikátových polymeru |
| CN102881346A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-01-16 | 南京大学 | 粉煤灰在固化放射性核素中的应用及以其固化放射性核素i-的方法 |
| DE202013011896U1 (de) * | 2013-02-04 | 2014-09-16 | Refratechnik Holding Gmbh | Feuerbetonversatz enthaltend ein Geopolymer-Bindemittelsystem sowie die Verwendung des Versatzes |
| CN103664035B (zh) * | 2013-12-05 | 2015-11-18 | 浙江大学宁波理工学院 | 无熟料矿渣粉煤灰复合水泥激发剂及其制备方法 |
| BR102013033014A2 (pt) * | 2013-12-20 | 2020-12-29 | Univ Estadual Ponta Grossa | processo de fabricação de cimento geopolimérico e seus materiais derivados a partir da reciclagem de vidros e outros materiais para utilização como materiais de construção civil |
| US10930405B2 (en) * | 2015-03-03 | 2021-02-23 | The King Abdulaziz City For Science And Technology | Mixture for anti-radiation pozzolon-polymeric cementitious material |
| FR3034094B1 (fr) | 2015-03-27 | 2020-10-09 | Hoffmann Jb Tech | Composition pour materiau de construction a base de metakaolin, procede de fabrication associe et utilisation pour la realisation d'elements de construction |
| CN105110664B (zh) * | 2015-08-05 | 2017-04-19 | 浙江工业职业技术学院 | 高岭土印染污泥地质聚合物材料及其制备方法 |
| CZ308584B6 (cs) * | 2018-01-17 | 2020-12-16 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Způsob výroby hydraulického pojiva na bázi popela, hydraulické pojivo a jejich použití |
| CN110078422A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-08-02 | 西安理工大学 | 一种锥形电杆用地聚物混凝土 |
| CZ309103B6 (cs) * | 2019-05-02 | 2022-02-02 | ORLEN UniCRE a.s. | Způsob výroby geopolymerního pojiva s nízkou porozitou |
| DE102019005107A1 (de) | 2019-07-23 | 2021-01-28 | Agemos AG | Betonersatz mit hervorragender Festigkeit und Temperaturbeständigkeit |
| CN110668663B (zh) * | 2019-11-04 | 2022-04-05 | 太原理工大学 | 一种用于污泥重金属生物沥滤的铁硫营养缓释球 |
| CN111807738A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-10-23 | 安徽鑫固环保股份有限公司 | 一种地聚物用添加剂 |
| CN114460063B (zh) * | 2020-11-09 | 2023-10-03 | 辽宁工程技术大学 | 一种定量分析粉煤灰地聚物反应程度的方法 |
| EP4029843A1 (en) | 2021-01-19 | 2022-07-20 | Agemos AG | Sustainable goods |
| CZ309516B6 (cs) * | 2022-02-10 | 2023-03-15 | Technická univerzita v Liberci | Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikace |
| CZ309421B6 (cs) * | 2022-02-15 | 2022-12-21 | Technická univerzita v Liberci | Antivibrační geopolymerní kompozit pro speciální aplikace |
| CZ309416B6 (cs) * | 2022-02-28 | 2022-12-14 | Technická univerzita v Liberci | Odlehčený tepelně izolační geopolymerní kompozit pro speciální aplikace a způsob jeho výroby |
| CZ309720B6 (cs) * | 2022-04-20 | 2023-08-16 | Technická univerzita v Liberci | Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace, vytvořený na bázi geopolymerního cementu |
| DE102022134848A1 (de) | 2022-12-27 | 2024-06-27 | braun-steine GmbH | Zementfrei aushärtende mischung, formbeständiger zementfrei ausgehärteter körper, verfahren zur herstellung einer solchen mischung, verfahren zur herstellung eines solchen körpers |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1583308A (en) * | 1978-04-20 | 1981-01-21 | Crosby & Co Ltd | Heat resistant composition |
| GB2041908A (en) * | 1979-02-01 | 1980-09-17 | Tarmac Building Products Ltd | Insulating Material |
| US4762623A (en) * | 1986-11-14 | 1988-08-09 | Trident Engineering Associates, Inc. | Landfill composition and method of producing the same |
| GB8805481D0 (en) * | 1988-03-08 | 1988-04-07 | Marley Uk Ltd | Cementitious products |
| DE3934085A1 (de) * | 1988-10-18 | 1990-04-19 | Salzburger Stadtwerke Ag | Verfahren zur einbindung und verfestigung von festen und fluessigen stoffen mit einem gehalt an schwermetallen |
| CA2006579A1 (en) * | 1988-12-23 | 1990-06-23 | Servalius J. P. Brouns | Cement, method of preparing such cement and method of making products using such cement |
| WO1996025369A1 (en) * | 1995-02-17 | 1996-08-22 | Drexel University | Fly ash cementitious material |
| US5569153A (en) * | 1995-03-01 | 1996-10-29 | Southwest Research Institute | Method of immobilizing toxic waste materials and resultant products |
| DE19600977A1 (de) * | 1996-01-12 | 1997-07-17 | Krafft Alfred Peter | Brandschutzschaummasse |
| CZ289735B6 (cs) * | 1998-11-26 | 2002-03-13 | Čvut V Praze, Kloknerův Ústav | Alkalicky aktivované pojivo na bázi latentně hydraulicky aktivních látek |
-
2002
- 2002-03-20 CZ CZ20021011A patent/CZ292875B6/cs not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-03-18 AU AU2003213989A patent/AU2003213989A1/en not_active Abandoned
- 2003-03-18 SK SK33-2004A patent/SK332004A3/sk unknown
- 2003-03-18 WO PCT/CZ2003/000020 patent/WO2003078349A1/de not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| WO2012069024A2 (en) | 2010-11-23 | 2012-05-31 | Razl Ivan | Acid and high temperature resistant cement composites |
| CZ306484B6 (cs) * | 2015-12-10 | 2017-02-08 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Způsob přípravy bezslínkového hydraulického pojiva |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2003213989A1 (en) | 2003-09-29 |
| CZ20021011A3 (cs) | 2003-12-17 |
| WO2003078349A1 (de) | 2003-09-25 |
| SK332004A3 (en) | 2004-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ292875B6 (cs) | Geopolymerní pojivo na bázi popílků | |
| Sabir et al. | Metakaolin and calcined clays as pozzolans for concrete: a review | |
| Roy | Alkali-activated cements opportunities and challenges | |
| Roy et al. | Alkali activated cementitious materials: an overview | |
| CA2243977C (en) | Fly ash cementitious material and method of making a product | |
| KR100464666B1 (ko) | 굴패각을 이용한 지반개량형 고화재 제조방법 | |
| JP2021001114A (ja) | フライアッシュとレメディエーション剤とを含有するセメント系材料用ポゾラン組成物 | |
| US7682448B2 (en) | High compressive strength silica mortar and manufacturing method thereof | |
| CA2170626A1 (en) | Use of alumina clay with cement fly ash mixtures | |
| Yu et al. | Influence of the degree of crystallinity of added nano-alumina on strength and reaction products of the CaO-activated GGBFS system | |
| Huang et al. | Use of municipal solid waste incinerator (MSWI) fly ash in alkali activated slag cement | |
| Allali et al. | The influence of calcium content on the mixture of sodium silicate with different additives: Na2CO3, NaOH and AlO (OH) | |
| KR100902281B1 (ko) | 도시쓰레기 소각재를 이용한 무기바인더 조성물 및 그제조방법 | |
| Sheshpari | A review on types of binder and hydration in cemented paste backfill (CPB) | |
| KR102369849B1 (ko) | 연약지반 급속 처리방법 | |
| KR100375407B1 (ko) | 폐기물의 중금속 용출방지를 위한 고형체 제조방법 및이에 의해 제조된 고형체 | |
| US12325662B2 (en) | Systems and methods for self-sustaining reactive cementitious systems | |
| McCarthy et al. | Long-term stability of landfilled coal combustion by-products | |
| CZ289735B6 (cs) | Alkalicky aktivované pojivo na bázi latentně hydraulicky aktivních látek | |
| AU2020441137A1 (en) | Activation system, including an alkaline metal salt and calcium and/or magnesium carbonate for activating ground granulated blast furnace slag and binder comprising the same for the preparation of mortar or concrete composition | |
| KR102768434B1 (ko) | 탄소저감형 지반보강용 고화재 | |
| EP4357312A1 (en) | Cementitious composition comprising slag and biochar | |
| Mashıfana | Geo-polymerized cementitious material as a stabilizer of waste fly ash to produce green building bricks | |
| Qian | Development of artificial aggregates from wastes and by-products for sustainable construction | |
| CZ61898A3 (cs) | Výrobní směs pro výrobu malt a kompaktovaných stavebních hmot a způsob jejího zpracování |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20120320 |