CZ301705B6 - Popílkový beton, jeho složení, zpusob prípravy geopolymerní reakcí aktivovaného úletového popílku a užití - Google Patents
Popílkový beton, jeho složení, zpusob prípravy geopolymerní reakcí aktivovaného úletového popílku a užití Download PDFInfo
- Publication number
- CZ301705B6 CZ301705B6 CZ20040536A CZ2004536A CZ301705B6 CZ 301705 B6 CZ301705 B6 CZ 301705B6 CZ 20040536 A CZ20040536 A CZ 20040536A CZ 2004536 A CZ2004536 A CZ 2004536A CZ 301705 B6 CZ301705 B6 CZ 301705B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fly ash
- concrete
- ash concrete
- water
- weight
- Prior art date
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 51
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 9
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 4
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 5
- 238000001994 activation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 5
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 3
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229940092782 bentonite Drugs 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- ONCZQWJXONKSMM-UHFFFAOYSA-N dialuminum;disodium;oxygen(2-);silicon(4+);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[Si+4] ONCZQWJXONKSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011413 geopolymer cement Substances 0.000 description 1
- 229920003041 geopolymer cement Polymers 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011396 hydraulic cement Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000009417 prefabrication Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229940080314 sodium bentonite Drugs 0.000 description 1
- 229910000280 sodium bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000012258 stirred mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 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
-
- 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)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Popílkový beton bez obsahu cementu se vyrábí tak, že syntéza geopolymeru probíhá alkalickou aktivací smesi úletového popílku pri teplote v rozsahu 40 až 80 .degree.C, s výhodou alkalickým aktivátorem roztoku vodního skla Na.sub.2.n.SiO.sub.3.n. v množství 6 až 12 % sušiny na hmotnost popílku a hydroxidu sodného NaOH v množství 4 až 8 % sušiny na hmotnost popílku. Pro zlepšení konzistence popílkového betonu lze pridat vodu až na celkový vodní soucinitel voda v roztocích a voda pridaná, kde .SIGMA.v/pop je roven w 0,45 až 0,6. Doba volného uložení po zamíchání popílkového betonu a následné tepelné aktivaci má pozitivní vliv na pevnost. Množstvím popílku ve vztahu ke kamenivu lze regulovat nejen konzistenci cerstvého popílkového betonu, ale i jeho výslednou pevnost a odolnost proti agresivnímu prostredí.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká „popílkového betonu“ (s názvem POPBETON), jeho materiálového složení s pojivém z úletového popílku, způsobu přípravy a užiti.
Dosavadní stav techniky
Latentně 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 hydratací 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. International 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.
Řada autorů (např. Davidovits J.: „Properties of geopolymer cements“, Proč. lrt Intem.Conf. „Alkaline cements and concretes“, vol.l, p.131-150, VIPOL Stock Comp. Kiev 1994, Davidovits J.: „Geopotymers - inorganic polymeric new materials“, J. Therm. Anal. 37, p. 163330 1656, 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, 659-699 (1997), Part II, 12, 75-91 (1999)) předpokládají, že nejdůležitějším faktorem při alkalické aktivaci latentně hydraulických látek je poměr Si/Al resp. koncentrace alkálií či poměr SiO2/Na2O.
Alkalicky aktivovaným pojivém na bázi latentně hydraulicky aktivních látek se zabývá také dokument CZ 289735.
Ve stavební praxi svou účastí tvoří největší složku výroby cementový beton. Jedná se o těžené, případně drcené kamenivo určitých zmitostních frakcí, složených dle účelu do plynulé, nebo přetržitě vzájemné posloupnosti - křivky zrnitosti tak, aby v setřeseném stavu dosahovalo nejvyšší dosažitelnou objemovou hmotnost kteráje rozhodujícím fenoménem názvu beton. Tmelící složkou zde tvoří silikátové pojivo - cement - který ve spojení s vodou hydratuje a mění se v cementový kámen. Tato původně heterogenní směs kameniva, cementu a vody měkkého až plastického charakteru po ztvrdnutí dává stavební hmotu poměrně vysokých pevností, blížících se některým druhům přírodního kamene. To umožňuje formovat rozličné tvary na příklad stavebních prvků a konstrukcí.
Dále je známá celá řada komponentů účelově složené zrnitosti kameniva s různými hlavními pojivovými materiály, které tak správně přejímají název betonu, jako jsou asfalty (asfaltový beton), epoxidy (epoxidový beton), síra (sírobeton), cihlářská hlína (hlinitobeton) apod. Ve všech těchto případech je název odvozen od hlavní složky pojivá.
Podstatným rysem všech těchto betonuje způsob zamíchání všech komponentů ve stavu tekutém až plastickém, jejich formování do požadovaného tvaru či rozměrů litím, vibračním, tížným silo* vým, nebo lisovacím hutněním na nejvyšší dosažitelnou objemovou hmotnost a následným vytvr-1 zením pojivové složky získáni pevného materiálu požadovaného tvaru, pevnosti a určité odolnosti.
Všeobecné rozšíření cementového betonu zejména ve stavební činnosti zúžilo jeho obecný název ve světě pouze na „beton (concrete, beton, 6erÓH atd.). Dle jeho charakteristických vlastností se k tomuto názvu připojují různé přívlastky, které upřesňují složení, nebo výsledné vlastnosti cementového betonu jako železobeton, drátkobeton, vláknobeton, pěnobeton, plynobeton, struskový beton, popílkový beton apod.
ίο V poslední době je často používán také název popílkový beton, kde do výše uvedené směsi kameniva a cementu, tedy do cementového betonu je určitým malým procentem jako inertní složka přidáván úletový popílek z velkých topenišť spaloven uhlí, s cílem doplnit chybějící složky jemného kameniva, pro zlepšení povrchových vlastností tohoto cementového betonu.
Název popílkový beton tedy charakterizuje cementový beton s příměsí popílku, kde hlavní složku pro stmelení daného kameniva tvoří hydraulické pojivo cement (tedy cementový beton) a popílek je pouze inertní příměs přidávaná menším dílem k hmotnosti cementu.
Podstata vynálezu
Dále uvedená složení betonu, která jsou předmětem vynálezu, lze získat úplnou absencí cementu v betonu s pojivém na bázi geopolymemí reakce úletového popílku například pří spalování z uhlí. Syntéza geopolymerů se uskutečňuje alkalickou aktivací směsi úletového popílku při teplotě v rozsahu 40 až 80 °C, nejlépe alkalickým aktivátorem roztoku vodního sklaŇa2SiO3 v množství 6 až 12 % hmotn. sušiny na hmotnost popílku a hydroxidu sodného NaOH v množství 4 až 8 % hmotn. sušiny na hmotnost popílku.
Pro zlepšení konzistence popílkového betonu lze přidat vodu až na celkový vodní součinitel voda v roztocích + voda přidaná Činí w - 0,45. Doba volného uložení po zamíchání popílkového betonu a následné tepelné aktivace má pozitivní vliv na pevnosti. Množstvím popílku ve vztahu ke kamenivu lze regulovat nejen konzistenci čerstvého popílkového betonu, ale i jeho výslednou pevnost a odolnost proti agresivnímu prostředí.
Popílkový beton dle vynálezu tvoří většinou drobné těžené kamenivo, drobné a hrubé těžené kamenivo, případně drobné těžené a hrubé drcené kamenivo. V případě zvláštních betonů jsou složky kameniva částečně, nebo úplně nahrazeny umělým kamenivem. Určitým procentem ve vztahu k základnímu množství popílku lze takto zhotovenou směs doplňovat mletou příměsí inertního materiálu, nebo i další aktivní složkou.
Popílkový beton zhotovený podle tohoto vynálezu se vyznačuje kromě pevnosti i vysokou přilnavostí zejména k oceli a řadě dalších materiálů,
Příklad provedení vynálezu
Příklad 1
Do směsi pro popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 64,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 22,0 mm a 26,0 % úletového popílku bylo přidáno 5,26 % roztoku vodního skla v 43,5 sušiny a směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,21 % hmotnostních,
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého popílkového betonu byla zhotovena kontrolní tělesa zpracovaná vibrací, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 24 hodin a nás-2 ledně uložená do teploty 80 °C po dobu 24 hodin. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles přes 40 MPa vykazují jen malý nárůst v dalších dnech a jsou srovnatelné s pevností cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
CZ. JUl / Uď DU
Příklad 2
Do směsi pro popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 64,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 22,0 mm a 26,0 % úletového popílku bylo přidáno 5,26 % roztoku vodního skla io v koncentraci 43,10 % sušiny a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci 43,5 % sušiny směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,21 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi Čerstvého popílkového betonu byla zhotovena kontrolní tělesa zpracovaná vibrací, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 30 hodin a nás15 ledně uložená do teploty 60 °C po dobu 24 hodin. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles přes 40,- MPa vykazují jen malý nárůst v dalších dnech a jsou srovnatelné s pevností cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
Příklad 3
Do směsi pro jemnozmný popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 80,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 4,0 mm a 144,0 % úletového popílku bylo přidáno 3,21 % roztoku vodního skla v koncentraci 43,10% sušiny a 1,1% roztoku hydroxidu sodného v koncentrací
43,5% sušiny směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,26% hmotnostních.
V alkalickém aktivátoru byl poměr SiO2/Na2O 1,95. Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého jemnozmného popílkového betonu byla zhotovena kontrolní tělesa zpracovaná, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 24 hodin a následně uložená do teploty 80 °C po dobu 24 hodin. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles byly 28,7 MPa a jsou srov30 natelné s pevností jemnozmného cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
Příklad 4
Do směsi pro popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 64,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 22,0 mm, 20,0 % úletového popílku a 6,0 % mleté vysokopecní strusky bylo přidáno
5,26 % roztoku vodního skla v koncentraci 43,10 % sušiny a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci 43,5 % sušiny směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,21 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého popílkového betonu byla zhotovena kontrolní tělesa zpracovaná vibrací, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 24 hodin a následně uložená do teploty 80 °C po dobu 24 hodin. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles přes 50 MPa vykazují mírný nárůst v dalších dnech a jsou srovnatelné s pevností kvalitního cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
Příklad 5
Do směsi pro popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 64,0 % kameniva zrnitosti
0,0 až 22,0 mm, 20,0 % úletového popílku a 6,0 % čistého bentonitu bylo přidáno 5,26 % roztoku vodního skla v koncentraci 43,10 % sušiny a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci
43,5 % sušiny směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,21 % hmotnostních.
-3Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého popílkového betonu byla zhotovena kontrolní tělesa zpracovaná vibrací, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 24 hodin a následně uložená do teploty 80 °C po dobu 24 hodin. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles přes 30 MPa vykazují mírný nárůst v dalších dnech a jsou srovnatelné s pevností kvalitního cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
LL JU1/U3 Bt>
Příklad 6 io Do směsi pro popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 64,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 22,0 mm, 20,0 % úletového popílku a 6,0 % sodifikovaného bentonitu bylo přidáno 5,26 % roztoku vodního skla v koncentraci 43,10 % sušiny a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci 43,5 % sušiny směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,21 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého popílkového betonu byla zhotovena kontrolní tělesa zpracovaná vibrací, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 24 hodin a následně uložená do teploty 80 °C po dobu 24 hodin. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles přes 35 MPa vykazují mírný nárůst v dalších dnech a jsou srovnatelné s pevností kvalitního cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
Příklad 7
Do směsi pro popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 64,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 22,0 mm, 20,0 % úletového popílku a 6,0 % mletého křemičitanu písku (SUK) bylo přidáno 5,26 % roztoku vodního skla v koncentraci 43,10 % sušiny a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci 43,5 % sušiny směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,21 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi Čerstvého popílkového betonu byla zhotovena kontrolní tělesa zpracovaná vibrací, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 24 hodin a následně uložená do teploty 80 °C po dobu 24 hodin. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles přes 40 MPa vykazují mírný nárůst v dalších dnech a jsou srovnatelné s pevností kvalitního cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
Příklad 8
Do směsi pro popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 64,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 22,0 mm, 20,0 % úletového popílku a 6,0 % mleté vysokopecní strusky bylo přidáno
5,26 % roztoku vodního skla v koncentraci 43,10 % sušiny a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci 43,5 % sušiny směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,21 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého popílkového betonu byla zhotovena kontrolní tělesa zpracovaná vibrací, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 24 hodin a následně uložená do teploty 40 °C po dobu 48 hodin. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles přes 50 MPa vykazují mírný nárůst v dalších dnech a jsou srovnatelné s pevností kvalitního cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
-4Ví. ί VV UV
Příklad 9
Do směsi pro popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 64,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 22,0 mm, 20,0 % úletového popílku a 6,0 % mleté vysokopecní strusky bylo přidáno
5,26 % roztoku vodního skla v koncentraci 43,10 % sušiny a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci 43,5 % sušiny směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,21 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého popíikového betonu byla zhotovena kontrolní io tělesa zpracovaná, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 24 hodin a následně uložená do teploty 40 °C po dobu 48 hodin a následně uložená 20 dní ve vodní lázní. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles pres 60 MPa vykázaly nárůst v dalších dnech a jsou srovnatelné s pevností kvalitního cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
Příklad 10
Do směsi pro popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 64,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 22,0 mm, 26,0 % úletového popílku bylo přidáno 5,26 % roztoku vodního skla v koncentraci 43,10 % sušiny a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci 43,5 % sušiny směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,21 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého popíikového betonu byla zhotovena volným litím kontrolní tělesa, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 24 hodin a následně uložená do teploty 80 °C po dobu 24 hodin. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles přes 35 MPa vykazují jen malý nárůst v dalších dnech a jsou srovnatelné s pevností cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
Příklad 11
Do směsi pro popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 64,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 22,0 mm, 20,0 % úletového popílku a 6,0 % mleté vysokopecní strusky bylo přidáno
5,26 % roztoku vodního skla v koncentraci 43,10 % sušiny a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci 43,5 % sušiny směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,21 % hmotnostních. Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého popíikového betonu byla zhotovena volným litím kontrolní tělesa zpracovaná volným litím do formy, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 24 hodin a následně uložená do teploty 80 ŮC po dobu 24 hodin. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles přes 50 MPa vykazují mírný narůst v dalších dnech a jsou srovnatelné s pevností kvalitního cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
Příklad 12
Do směsi pro popílkový beton obsahující v hmotnostních procentech 64,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 22,0 mm, 20,0 % úletového popílku a 6,0 % mleté vysokopecní strusky bylo přidáno
5,26 % roztoku vodního skla v koncentraci 43,10 % sušiny a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci 43,5 % sušiny směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,21 % hmotnostních. Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého popíikového betonu byla zhotovena kontrolní tělesa zpracovaná volným litím do formy, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 24 hodin a následně uložená do teploty 80 °C po dobu 24 hodin a následně uložená do vodní lázně na dobu 20 dní. Dosažené pevnosti po temperování kontrolních těles přes 50 MPa vykázaly nárůst po 28 dnech od zhotovení 65 MPa a jsou srovnatelné s pevností kvalitního cementového betonu.
-5CZ 301705 B6
Průmyslová využitelnost
Průmyslová využitelnost popílkového betonu je v souladu s širokým využitím jako v případě 5 klasických betonových směsí. Výhodné využití popílkového betonu je např. pro reprofi lační vysprávkové hmoty na sanace železobetonových konstrukcí, vysprávkové hmoty na základové zdivo keramické, smíšené i kamenné, dlaždice do exteriéru, chemicky odolné dlaždice do exteriéru i interiéru, chemicky odolné tvarovky do průmyslu, prefabrikáty vyztužené měkkou ocelí, kompozit pro zapracování nebezpečných látek (těžké kovy, radioaktivní látky apod.), který zajistí jejich nevyluhovatelnost, ucpávky prostupů železobetonových konstrukcí, zálivky spojů železobetonových konstrukcí, matrice pro odlévání tekutých kovů, žárově odolné výrobky a další.
Způsobem podle vynálezu lze zhotovovat různé stavební prvky a dílce zejména v prefabrikací i na staveništích a v místech, kde lze zajistit temperování popílkového betonu v diferencovaném t5 časovém úseku ohřevem od 40 až 80 °C dle objemu prvku, či dílce. Způsobem složení popílkového betonu podle vynálezu lze zhotovovat stavební prvky o vysoké pevnosti a odolnosti zejména proti agresivnímu prostředí.
Claims (13)
- PATENTOVÉ NÁROKY25 1. Popílkový beton s úplnou absencí cementu, vyznačující se tím, že beton obsahuje jako pojivo nejvýše 26 % hmotn. úletového popílku, vztaženo na hmotnost betonové směsi, kde popílek je aktivován geopolymemí reakcí, a dále sestává z alkalického aktivátoru roztoku vodního skla Na2SiO3 v množství 1 až 25 % hmotn. sušiny, výhodně v množství 6 až 12% hmotn. sušiny, na hmotnost popílku, a hydroxidu sodného NaOH v množství 2 až 20 % hmotn.30 sušiny, výhodně v množství 4 až 8 % hmotn. sušiny, na hmotnost popílku.
- 2. Popílkový beton podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro zlepšení jeho konzistence je přidána voda, s výhodou v poměru 1,21 % hmotn.35
- 3. Popílkový beton podle nároku 2, vyznačující se tím, že voda je přidána až na celkový vodní součinitel voda v roztocích + voda přidaná w 0,45, ve zvláštních případech až 0,6.
- 4. Popílkový beton podle nároku 1, vyznačující se tím, že zvyšujícím se objemem popílku ve vztahu ke kamenivu je regulována jednak konzistence čerstvého popílkového betonu,40 jednak i jeho rostoucí výsledná pevnost anebo vyšší odolnost proti agresivnímu prostředí.
- 5. Popílkový beton podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že vykazuje vysokou přilnavost ke kovům, kterými jsou vyztužovány výrobky, tj. ocelovými dráty, nebo pruty, podobně jako v případě cementového betonu.
- 6. Způsob přípravy popílkového betonu podle nároku 1, vyznačující se tím, že využívá pojivo na bázi geopolymemí reakce úletového popílku, připraví se kamenivo hmotnostně složené tak, že vykazuje nejvyšší dosažitelnou objemovou hmotnost v setřeseném stavu, dále je přidán úletový popílek směrným povrchem 100 az 600 m2/kg, alkalický aktivátor spoměrem50 SiO2/Na2O 1,5 až 2, který sestává ze směsi alkalického hydroxidu a křemičitanu či alkalického vodního skla a vody, kdy kompozice popílkového betonu po intenzivním zamíchání, která je v odpovídající formě vytvarována litím, nebo vibrací, je dále temperována při teplotě 20 °C až 70 °C po dobu 12 až 48 hodin a popřípadě dále temperována při teplotě 71 až 90 °C po dobu 6 až 24 hodin.-6JUl/υθ DD
- 7. Způsob přípravy popílkového betonu podle nároků 1 až 6, v y z n a Č u j í c í se t í m, že během míchání popílkového betonu se přidávají aktivní příměsi, s výhodou mletá vysokopecní struska, či látky jílového charakteru, tepelně aktivované jíly a podobně.5
- 8. Způsob přípravy popílkového betonu podle nároků laž7, vyznačující se tím, že během míchání popílkového betonu se přidávají inertní příměsi s výhodou mletý vápenec, mletý křemen, kamenný prach, případně další inertní příměsi.
- 9. Způsob přípravy popílkového betonu podle nároků 7a 8, vyznačující se tím, že io aktivní anebo inertní příměsi vykazují vlastnosti měrného povrchu 200 až 600 m2/kg, v odpovídajícím množství 10 až 30 % hmotn. z hmotnosti popílku.
- 10. Způsob přípravy popílkového betonu podle nároků laž 9, vyznačující se tím, že po ukončením temperování popílkového betonuje výrobek dále s výhodou uložen ve vodní lázni, is nebo ve vlhkém prostředí s relativní vlhkostí 100 % po dobu 7 až 30 dní.
- 11. Způsob přípravy popílkového betonu podle nároků laž 9, vyznačující se tím, že během míchání popílkového betonu jsou přidány výztužné příměsí, jako jsou ocelové drátky, skleněná či polypropylénová vlákna a podobně.
- 12. Způsob přípravy popílkového betonu podle nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že temperování velkých stavebních prvků, či dílců z popílkového betonuje uskutečněno elektroohřevem ocelové výztuže s napětím 24 až 220 voltů výhodně do 42 voltů přímo uvnitř v tělese konečného výrobku, případně vložením doplňujících vodičů do tělesa způsobem tak, aby bylo25 zajištěno rovnoměrné prohřívání celého objemu konečného produktu uvnitř i na jeho povrchu.
- 13. Způsob přípravy popílkového betonu, vyznačující se tím, že syntéza geopolymerů probíhá alkalickou aktivací směsi popílku při teplotě v rozsahu 20 °C až 99 °C; výhodně pak 40 °C až 80 °C, kde pojivo tvoří úletový popílek na bázi geopolymemí reakce.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20040536A CZ301705B6 (cs) | 2004-04-26 | 2004-04-26 | Popílkový beton, jeho složení, zpusob prípravy geopolymerní reakcí aktivovaného úletového popílku a užití |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20040536A CZ301705B6 (cs) | 2004-04-26 | 2004-04-26 | Popílkový beton, jeho složení, zpusob prípravy geopolymerní reakcí aktivovaného úletového popílku a užití |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2004536A3 CZ2004536A3 (cs) | 2006-02-15 |
| CZ301705B6 true CZ301705B6 (cs) | 2010-06-02 |
Family
ID=36952699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20040536A CZ301705B6 (cs) | 2004-04-26 | 2004-04-26 | Popílkový beton, jeho složení, zpusob prípravy geopolymerní reakcí aktivovaného úletového popílku a užití |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ301705B6 (cs) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ304412B6 (cs) * | 2007-04-16 | 2014-04-23 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Popílkový beton |
| CZ304496B6 (cs) * | 2013-01-07 | 2014-05-28 | Vysoké Učení Technické V Brně | Rentgeno-amorfní hořečnatý strukturní analog geopolymerů vyrobený z dehydroxylovaných a delaminovaných hořečnato-křemičitých fylosilikátů a jeho použití |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2007115A3 (cs) * | 2007-02-14 | 2009-02-18 | Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992004298A1 (fr) * | 1990-09-04 | 1992-03-19 | Joseph Davidovits | Procede d'obtention d'un liant geopolymerique permettant la stabilisation, la solidification et la consolidation de dechets ou de materiaux toxiques |
| US5482549A (en) * | 1993-04-05 | 1996-01-09 | Enci Nederland B.V. | Cement, method of preparing such cement and method of making products using such cement |
| CZ289735B6 (cs) * | 1998-11-26 | 2002-03-13 | Čvut V Praze, Kloknerův Ústav | Alkalicky aktivované pojivo na bázi latentně hydraulicky aktivních látek |
| CZ291443B6 (cs) * | 2000-10-12 | 2003-03-12 | Vysoká Škola Chemicko-Technologická | Pojivová geopolymerní směs |
| WO2003099738A1 (fr) * | 2002-05-27 | 2003-12-04 | Cordi-Geopolymere Sa | Ciment geopolymerique a base de poly(sialate-disiloxo) et procede d'obtention |
| CZ292875B6 (cs) * | 2002-03-20 | 2003-12-17 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Geopolymerní pojivo na bázi popílků |
-
2004
- 2004-04-26 CZ CZ20040536A patent/CZ301705B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992004298A1 (fr) * | 1990-09-04 | 1992-03-19 | Joseph Davidovits | Procede d'obtention d'un liant geopolymerique permettant la stabilisation, la solidification et la consolidation de dechets ou de materiaux toxiques |
| US5482549A (en) * | 1993-04-05 | 1996-01-09 | Enci Nederland B.V. | Cement, method of preparing such cement and method of making products using such cement |
| CZ289735B6 (cs) * | 1998-11-26 | 2002-03-13 | Čvut V Praze, Kloknerův Ústav | Alkalicky aktivované pojivo na bázi latentně hydraulicky aktivních látek |
| CZ291443B6 (cs) * | 2000-10-12 | 2003-03-12 | Vysoká Škola Chemicko-Technologická | Pojivová geopolymerní směs |
| CZ292875B6 (cs) * | 2002-03-20 | 2003-12-17 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Geopolymerní pojivo na bázi popílků |
| WO2003099738A1 (fr) * | 2002-05-27 | 2003-12-04 | Cordi-Geopolymere Sa | Ciment geopolymerique a base de poly(sialate-disiloxo) et procede d'obtention |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ304412B6 (cs) * | 2007-04-16 | 2014-04-23 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Popílkový beton |
| CZ304496B6 (cs) * | 2013-01-07 | 2014-05-28 | Vysoké Učení Technické V Brně | Rentgeno-amorfní hořečnatý strukturní analog geopolymerů vyrobený z dehydroxylovaných a delaminovaných hořečnato-křemičitých fylosilikátů a jeho použití |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2004536A3 (cs) | 2006-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mohseni | Assessment of Na2SiO3 to NaOH ratio impact on the performance of polypropylene fiber-reinforced geopolymer composites | |
| Patel et al. | Enhancement of the properties of ground granulated blast furnace slag based self compacting geopolymer concrete by incorporating rice husk ash | |
| Kathirvel et al. | Influence of recycled concrete aggregates on the flexural properties of reinforced alkali activated slag concrete | |
| 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 | |
| Topçu et al. | Experimental investigation of some fresh and hardened properties of rubberized self-compacting concrete | |
| Roy | Alkali-activated cements opportunities and challenges | |
| van Jaarsveld et al. | Effect of the alkali metal activator on the properties of fly ash-based geopolymers | |
| US5601643A (en) | Fly ash cementitious material and method of making a product | |
| AU2007219709B2 (en) | Matrix for masonry elements and method of manufacture thereof | |
| KR100855686B1 (ko) | 무시멘트 알카리 활성 결합재 | |
| Celikten et al. | Effects of perlite/fly ash ratio and the curing conditions on the mechanical and microstructural properties of geopolymers subjected to elevated temperatures | |
| Harbi et al. | Improvement of the properties of a mortar with 5% of kaolin fillers in sand combined with metakaolin, brick waste and glass powder in cement | |
| US7682448B2 (en) | High compressive strength silica mortar and manufacturing method thereof | |
| EP2105420A1 (en) | A composition for building material and a process for the preparation thereof | |
| Tammam et al. | Effect of waste filler materials and recycled waste aggregates on the production of geopolymer composites | |
| Rao et al. | Comparative study on the behaviour of GPC using silica fume and fly ash with GGBS exposed to elevated temperature and ambient curing conditions | |
| Bondar | Geo-polymer concrete as a new type of sustainable construction materials | |
| Yu et al. | Influence of the degree of crystallinity of added nano-alumina on strength and reaction products of the CaO-activated GGBFS system | |
| EP1801084A1 (en) | Fly-ash concrete compositon, method of preparation by geo-polymeric reaction of activated fly-ash and its use. | |
| Sarıdemir et al. | Effect of elevated temperatures on properties of high strength mortars containing ground calcined diatomite with limestone sand | |
| Singh et al. | Sustainable next-generation single-component geopolymer binders: A review of mechano-chemical behaviour and life-cycle cost analysis | |
| CZ301705B6 (cs) | Popílkový beton, jeho složení, zpusob prípravy geopolymerní reakcí aktivovaného úletového popílku a užití | |
| US12325662B2 (en) | Systems and methods for self-sustaining reactive cementitious systems | |
| JP7662661B2 (ja) | アルカリ金属塩ならびに炭酸カルシウムおよび／または炭酸マグネシウムを含む、高炉スラグ微粉末を活性化するための活性化システム、ならびにそれを含む、モルタルまたはコンクリート組成物の調製のための結合材 | |
| Bazzar et al. | A study on strength properties of concrete with replacement of low C3A cement by fly ash |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20140426 |