CZ302939B6 - Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby - Google Patents
Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby Download PDFInfo
- Publication number
- CZ302939B6 CZ302939B6 CZ20100943A CZ2010943A CZ302939B6 CZ 302939 B6 CZ302939 B6 CZ 302939B6 CZ 20100943 A CZ20100943 A CZ 20100943A CZ 2010943 A CZ2010943 A CZ 2010943A CZ 302939 B6 CZ302939 B6 CZ 302939B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- component
- binder
- metakaolinite
- potassium
- geopolymic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Dvousložkové geopolymerní pojivo sestává z pevné a kapalné složky. Pevnou složku tvorí kalcinovaný mletý kaolin nebo lupek obsahující zejména metakaolinit a amorfní oxid kremicitý. Kapalná složka obsahuje draselný alkalický aktivátor, zejména tekuté draselné vodní sklo. Geopolymerní pojivo obsahuje v sušine 26 až 52 % hmotn. suroviny obsahující zejména metakaolinit, 22 až 58 % hmot. amorfního oxidu kremicitého a 13 až 35 % hmotn. draselného alkalického aktivátoru. V geopolymerním pojivu jsou molární pomery SiO.sub.2.n.:Al.sub.2.n.O.sub.3.n. = 4,8:1 až 10:1, K.sub.2.n.O:Al.sub.2.n.O.sub.3.n. = 0,47:1 až 0,95:1 a K.sub.2.n.O:SiO.sub.2.n. = 0,05:1 až 0,17:1. Pevná složka dvousložkového geopolymerního pojiva se vyrobí smícháním suroviny obsahující zejména metakaolinit s amorfním oxidem kremicitým v hmotnostním pomeru 1:0,5 až 1:2. Kapalná složka se vyrobí primícháním vody do draselného alkalického aktivátoru o obsahu 37 až 55 % hmotn. sušiny v hmotnostním pomeru až 0,5:1. Sušina draselného alkalického aktivátoru je vyjádrena jako suma koncentrací K.sub.2.n.O+SiO.sub.2.n..
Description
Oblast techniky
Vynález se týká dvousložkového geopolymemího pojivá určeného především pro výrobu umělých pískovců vhodných pro obnovu památek.
Dosavadní stav techniky
Pro přípravu umělých pískovců, injektážních materiálů, lepidel a tmelů určených k vyplňování defektů, spárování, lepení a k reprofilaci zvětralých či jinak poškozených hornin jsou pri restaurování či obnově památek používány zejména tři základní druhy materiálů. První je na bázi hydraulických anorganických pojiv (cement, hydraulické vápno), druhý je založen na reakci ethyl15 esteru kyseliny křemičité, který reaguje se vzdušnou vlhkostí za odštěpení ethanolu a současné tvorby amorfního oxidu křemičitého (křemičitého gelu) a třetí využívá organická polymerní pojivá, např. epoxidové, akrylátové a polyesterové pryskyřice. Nevýhodou křemičitého gelu je jeho křehkost. Hydraulická a organická polymerní pojivá mají výrazně odlišné chemické složení i fyzikální vlastnosti ve srovnání s vlastnostmi přírodních hornin. Variantním řešením, které výše ío popsané nevýhody eliminuje či minimalizuje, je použití geopolymemích pojiv.
Geopolymemí pojivá jsou alkalicky aktivované hlinitokřemičitany. Na rozdíl od pojiv na bázi portlandského cementu, u kterých tvrdnutí probíhá hydratací slínkových minerálů, probíhá vytvrzování geopolymemího pojivá polymerací. Ta zahrnuje částečné rozpouštění hlinitokřemičitanů, transport a orientaci rozpouštěných Částic a jejich následnou polykondenzací. Všechny tyto kroky probíhají ve vysoce alkalickém prostředí, které je podmínkou pro rozpouštění hlinitokřemičitanů. Alkalické hydroxidy a soli také katalyzují uvedené polykondenzační reakce.
Rozpustnost hlinitokřemičitanů je tedy důležitým faktorem určujícím celý proces polymerace.
Lze ji zvýšit zahřátím hlinitokřemičitanů, např. kaolinu, pri teplotě 600 až 900 °C. Uvedená tepelná úprava způsobuje amortizaci původní krystalické struktury, např. kaolinitu, a tím zvýšení reaktivity hlinitokřemičitanů. Následná polymerace vede ke vzniku úplně nové amorfní nebo semi-krystalické fáze.
Způsob přípravy geopolymerů aktivací hlinitokřemičitanů, např. metakaolinu, sodným nebo draselným vodním sklem s různým silikátovým modulem je již znám. Dosud známá geopolymemí pojivá však neumožňují připravit umělé pískovce, které mají pevnost a nasákavost srovnatelnou s určitými druhy přírodních pískovců a současně mají ί podobný vzhled a nízkou vyluhovatelnost alkalických kationů. Je známo použití amorfního oxidu křemičitého (tzv. silika) ve formě křemi40 čitých sazí vznikajících při výrobě oxidu zirkoničitého jako aditiva k pojivu na bázi portlandského cementu. Jednou z funkcí tohoto aditiva je snižování porózity cementového tmelu v důsledku zaplnění jeho pórů, což přispívá ke zlepšení mechanických vlastností kompozitních produktů a snížení jejich nasákavosti. Použití amorfní siliky je rovněž známo i pro přípravu geopolymemích pojiv. Ve většině případů se však jedná o pojivá s vysokým obsahem amorfní siliky a tedy s vysokým molámím poměrem oxidu křemičitého k oxidu hlinitému SiO2: A12O3 > 10 : 1 a vysokým obsahem alkalického aktivátoru, přičemž tento obsah lze charakterizovat molámím poměrem obsahu alkalického kationtu, například draslíku, k celkovému obsahu hliníku v geopolymemím pojivu, tedy například K2O : A12O3. Tento poměr v publikovaných případech převyšuje 1, což vede ke zvýšenému nežádoucímu vylouhování alkálií z produktu. V řadě patentů je obsah alkalického aktivátoru vyjádřen jako molámí poměr obsahu oxidu alkalického kationtu k obsahu oxidu křemičitého, tedy například K2O : SiO2, přičemž tento poměr obvykle převyšuje hodnotu 0,25. Ve většině případů jsou jako alkalický aktivátor používána vodní skla s nízkým silikátovým modulem, vyjádřeným například jako molámí poměr K.2O ku SiO2 s hodnotou méně než 1,5. Jako alkalický aktivátor jsou též používány hydroxidy alkalických kovů.
- 1 CZ 302939 B6
V patentovém spisu US 4 642 137 je popsáno pojivo obsahující 100 hmotn. dílů metakaolinu, 20 až 70 hmotn. dílů mleté vysokopecní granulované strusky, 85 až 130 hmotn. dílů popílku nebo kalciového lupku, 70 až 215 hmotn. dílů amorfní siliky a 55 až 145 hmotn. dílů alkalického křemíčitanu, obsahujícího až 90 hmotn, dílů hydroxidu sodného a/nebo draselného.
V patentovém spisu WO 9204299 je popsán geopolymerní cement obsahující 40 až 140 hmotn. dílů metakaolinu, 20 až 70 hmotn. dílů mleté vysokopecní granulované strusky, 85 až 130 hmotn. dílů popílku nebo kalcinovaného lupku, 40 až 500 hmotn. dílů speciálního typu amorfní siliky a 5 až 60 hmotn. dílů alkalického křemičitanu, obsahujícího 1 až 50 hmotn. dílů hydroxidu sodlo ného a/nebo draselného. Nevýhodou obou dvou výše uvedených postupuje použití hydroxidu draselného a/nebo sodného pro přípravu alkalického aktivátoru, tj. látek s vyšším stupněm nebezpečnosti než draselné či sodné vodní sklo. Další nevýhodou dvou výše popsaných postupů je přítomnost vysokopecní granulované strusky v geopolymemím pojivu, která zvyšuje porozitu a nasákavost výsledného produktu.
V patentu US 4 888 311 je popsáno geopolymerní pojivo vhodné pro impregnaci keramických i jiných typů vláken, přičemž jako další složka se používá velmi jemné plnivo (cca 1 pm) na bázi moučky oxidu křemičitého nebo hlinitého, ale nikoliv amorfní siliky, které se rovněž částečně účastní geopolymerních reakcí. Nevýhodou tohoto geopolymemího pojívaje, že molární poměr
SiO2: A12O3 se pohybuje v rozmezí 2,5 : 1 až 6 : 1 při molámím poměru K2O '· A12O3 v rozmezí 0,25 : 1 až 6 : 1.
Patentový spisUS5 342 595 popisuje geopolymerní pojivo obsahující amorfní siliku, meta kaolin a hydroxid draselný. Hydroxid draselný se nejprve smíchá s amorfní silikou a poté se ke směsi přidá metakaolin. Molámí poměr K2O : Al2O3 v pojivu se pohybuje v rozmezí 1:1 až 1,6 : 1. Nevýhodou tohoto pojívaje vysoký obsah K2O a použití hydroxidu draselného.
Patentový spis US 5 352 427 popisuje geopolymerní pojivo obsahující amorfní siliku, fluorosilikát sodný a draselné vodní sklo se silikátovým modulem 1 jako aktivátor, přičemž molámí poměr K2O : A12O3 v pojivu se pohybuje v rozmezí 1 : 1 až 20 : 1. Nevýhodou tohoto pojívaje vysoký obsah K2O a použití fluorosilikátu, který není chemicky kompatibilní s přírodními pískovci.
Patentový spis US 5 798 307 popisuje geopolymerní pojivo určené především pro výrobu kom35 pozitů vyztužených vlákny, obsahující amorfní siliku, kaolin a jako aktivátor draselné vodní sklo se silikátovým modulem 1, přičemž molámí poměr K2O : A12O3 v pojivu se pohybuje v rozmezí 0,95 : 1 až 9,5 : 1 a molámí poměr SiO2: A12O3 v rozmezí 6,5 : 1 až 70 : 1. Nevýhodou tohoto pojívaje vysoký obsah K2O.
Přihláška vynálezu WO 2008/048617 popisuje přípravu pojivá aktivací amorfní siliky (především křemeliny), případně její směsí s metakaolinem, vodným roztokem hydroxidu sodného a suspenzí vápna, přičemž molámí poměr Na2O : SiO2 převyšuje hodnotu 0,25 : 1. Nevýhodou tohoto způsobuje použití hydroxidu sodného jako aktivátoru.
V publikaci (Fletcher, R. A., MacKenzie, K. J. D., Nicholson, C. L., Shimada, S.: The composition range of aluminosilicate geopolymers, J. Eur. Ceram. Soc., 25, 2005, 1471-7.) je popisována příprava geopolymemího pojivá se širokým rozmezím molámího poměru SiO2 : A12O3 ~ 0,5 : 1 až 300 : 1 s použitím metakaolinu a jemné amorfní siliky. Při molámím poměru SiO2 : Al2O3 větším než 4 : 1 převyšuje molámí poměr Na2O : AI2O3 hodnotu 1,1 : 1. Nevýhodou tohoto poji50 va je tedy vysoký obsah Na2O.
Uvedené nevýhody alespoň zčásti odstraňuje dvousložkové geopolymerní pojivo a způsob jeho výroby dle vynálezu.
-2CZ 302939 B6
Podstata vynálezu
Dvousložkové geopolymemí pojivo, sestávající z pevné složky a kapalné složky, přičemž pevná složka je tvořena surovinou obsahující zejména metakaolinit a amorfní oxid křemičitý obsahující
Částice o střední velikosti do 3 pm a kapalná složka obsahuje draselný alkalický aktivátor, charakterizované tím, že dvousložkové geopolymemí pojivo obsahuje v sušině 26 až 52 % hmotn. suroviny obsahující zejména metakaolinit, 22 až 58 % hmotn. amorfního oxidu křemičitého a 13 až 35 % hmotn. draselného alkalického aktivátoru, přičemž v geopolymemím pojivu jsou molámí poměry SiO2: A12O3 = 4,8 : 1 až 10 : 1, K2O : A12O3 = 0,47 : 1 až 0,95 : 1 a K2O : SiO2 = 0,05 : 1 io až 0,17 : 1.
Výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo je charakterizované tím, že surovinou obsahující zejména metakaolinit je kaolin kalcinovaný při teplotě 600 až 900 °C.
Další výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo je charakterizované tím, že surovinou obsahující zejména metakaolinit je lupek kalcinovaný při teplotě 600 až 900 °C.
Další výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo je charakterizované tím, že amorfním oxidem křemičitým je oxid křemičitý ve formě křemičitých sazí vznikajících při výrobě oxidu zirkoniči20 tého s obsahem oxidu hlinitého až 3 % hmotn.
Výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo je charakterizované tím, že alkalickým aktivátorem je tekuté draselné vodní sklo.
Způsob výroby dvousložkového geopolymemí ho pojívaje charakterizovaný tím, že pevná složka se vyrobí tak, že se smíchá surovina obsahující zejména metakaolinit s amorfním oxidem křemičitým v hmotnostním poměru 1 : 0,5 až 1 :2 a kapalná složka se vyrobí přimícháním vody do draselného alkalického aktivátoru o obsahu 37 až 55 % hmotn. sušiny v hmotnostním poměru až 0,5 : 1, přičemž sušina vodního skla je vyjádřena jako suma koncentrací K2O + SiO2.
Dvousložkové geopolymemí pojivo se aplikuje tak, že se nejprve smísí pevná složka a kapalná složka dvousložkového geopolymemího pojivá v poměru 1 : 0,4 až 1 : 1,5, pak se geopolymemí pojivo zhomogenizuje s plnivem a pak se ponechá vytvrdnout při teplotách 20 až 60 °C.
tc Drnl/d-mln oo r\nn4ití omArfníkn /χνίΛιι VřomtΛvp trřomCQ7I itiLn Hdlčíhr*
X IVIXUXjUIV [JVMZjIH €1' 1IVI A »iii IV VAIWW I\1 Vlili VIW1IV W W tvmiv IH vnwvitj Vil juaw 14 reaktantu vedle metakaolinitu významným způsobem zlepšuje mechanické vlastnosti, zejména zvyšuje pevnosti, a snižuje pórovitost výrobku s velmi vysokým obsahem plniva, které se přidává v hmotnostním poměru 3,5 : 1 až 4,6 : 1 vůči geopolymemímu pojivu, přičemž granulometrie tohoto plniva se volí tak, aby odpovídala granulometrii částic v přírodních pískovcích. Uvedená směs geopolymemího pojivá s plnivem se kompaktuje dusáním a nikoliv litím, jako například při aplikaci betonových směsí nebo odpovídajících směsí na bázi geopoly memích poj i v o stejné konzistenci. Ačkoliv pro imitaci vzhledu a dosažení obdobné pevnosti a dalších fyzikálních parametrů některých přírodních pískovců lze použít již známá pojivá, například geopolymemí pojivá dle patentu CZ 300134 nebo WO/03040054, pro dosažení vlastností některých typů pís45 kovců, například božanovského pískovce, nejsou uvedené typy pojiv vhodné.
Amorfní oxid křemičitý ve formě křemičitých sazí obsahující částice o střední velikosti do 3 pm vykazuje v geopolymemím pojivu dle vynálezu dvě funkce. Zaprvé z důvodů své vysoké reaktivity se zapojuje do procesu geopolymerace, tj. podílí se na vzniku geopolymemí matrice, a zadruhé plní úlohu jemného plniva vyplňujícího póry, což vede ke zvýšení pevnosti produktu a snížení jeho nasákavosti.
Na rozdíl od patentů uvedených ve stavu techniky je v postupu dle vynálezu použito takové množství alkalického aktivátoru, aby molámí poměr draslíku ku hliníku v geopolymemím pojivu byl v rozmezí 0,47 : 1 až 0,95 : 1, Nižší poměr by vedl k příliš nízkému stupni geopolymerace
-3 CZ 302939 B6 a tedy nízké pevnosti a vysoké pórovitosti, naopak přebytek draslíku nad stechiometrický poměr K.2O : Al2O3 =1:1 vede k tvorbě nezreagovaného, slabě vázaného křemičitanu draselného, který se může uvolňovat kontaktem již vytvrzeného produktu s vodou. Vyluhování kationtů alkalických kovů z materiálů použitých při obnově památek je nežádoucí, protože krystal i žací jejich solí h roz í vzn i k tzv. vý květu.
Použití komerčně vyráběného draselného vodního skla se silikátovým modulem SiO2: K2O = 1-6 až 1,7 : 1 jako alkalického aktivátoru místo hydroxidu draselného je pro výrobu kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá výhodné zejména z následujících důvodů:
- při stejném obsahu alkálií vykazují geopolymery připravené s použitím alkalického aktivátoru se silikátovým modulem vyjádřeným jako molámí poměr SiO2 : K2O > 1,6 : 1 větší odolnost k agresivnímu prostředí;
- tekuté draselné vodní sklo se silikátovým modulem vyjádřeným jako molámí poměr SiO2: K2O > 1,6 : 1 patří do kategorie dráždivých látek, na rozdíl od alkalických aktivátorů se silikátovým modulem SiO2: K2O < 1,6 : 1, které patří do kategorie žíravých látek.
Tekuté draselné vodní sklo naředěné vodou v hmotnostním poměru až 0,5 : 1 na hodnotu vodního součinitele vhodnou pro přípravu geopolymemího pojivá představuje kapalnou složku dvousložkového geopolymemího pojivá. Celkový vodní součinitel je počítán jako poměr hmotnosti celkové vody obsažené v kapalné složce - alkalickém aktivátoru - k celkové hmotnosti pevných složek, tedy suroviny obsahující zejména metakaolinit a také amorfní oxid křemičitý a pevného podílu v kapalné složce (obvykle suma K2O a SiO2).
Pevná a kapalná složka dvousložkového geopolymemího pojivá se obvykle mísí v poměru 1 : 0,4 až 1 : 1,5.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Dvousložkové geopolymemí pojivo
Dvousložková geopolymemí pojivá sestávají zpěvných složek a kapalných složek smíchaných v různých poměrech a jejich složení, viz Tabulka 1. Tabulka 2 uvádí molámí poměry oxidů SiO2, AbO.i a K2O v geopolymemích pojivech.
Tabulka 1 - Složení dvousložkových geopolymemích poj i v
| ozna- čení vzorku | označení pevné složky | označení kapalné složky | hmotnostní poměr pevná složka: kapalná složka | hmotnostní podíl v sušině, % hmotn. | ||
| surovina obsahující zejména metakaolinit Ml nebo M4 | amorfní oxid křemiči- tý M5 | draselný alkalický aktivátor | ||||
| Cl | M1+M5 | VI | 1 : 0,8 | 51,5 | 25,7 | 22,8 |
| C2 | M1+M5 | VI | 1 : 1,13 | 47,0 | 23,5 | 29,5 |
| C3 | M1+M5 | VI | 1 : 1,5 | 43,2 | 21,6 | 35,2 |
| C4 | M1+M5 | VI | 1 : 0,85 | 38,0 | 38,0 | 24,0 |
| C5 | M1+M5 | VI | 1 : 0,88 | 30,0 | 45,0 | 25,0 |
| C6 | M1+M5 | VI | 1 : 0,73 | 26,2 | 52,4 | 21,4 |
| C7 | M1+M5 | VI | 1 : 0,4 | 29,0 | 58,0 | 13,0 |
| C8 | M4+M5 | V3+H2O | 1 : 1,13 | 47,0 | 23,5 | 29,5 |
-4CZ 302939 B6
Tabulka 2 - Molámí poměry oxidů v geopolymemím pojivu a vodní součinitel
| Označení vzorku | S1O2 * AI2O3 | K2O : AI2O3 | K2O : SiO2 | vodní součinitel |
| Cl | 4,80 | 0,52 | 0,11 | 0,40 |
| C2 | 5,16 | 0,74 | 0,14 | 0,52 |
| C3 | 5,52 | 0,95 | 0,17 | 0,62 |
| C4 | 6,77 | 0,71 | 0,11 | 0,42 |
| C5 | 8,61 | 0,90 | 0,10 | 0,43 |
| C6 | 10,00 | 0,90 | 0,09 | 0,37 |
| C7 | 9,36 | 0,47 | 0,05 | 0,23 |
| C8 | 5,20 | 0,75 | 0,14 | 0,52 |
Příklad 2
Způsob výroby dvousložkového geopolymemího pojivá
a) Suroviny pro pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá
Tabulka 3 — Složení a vlastností surovin pro výrobu pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá
| komponenta | označení vzorku | AI2O3 | SiO2 | CaO | MgO | K,0 | FeiO3 | TiO2 | ZrO2 | ztráta žíháním | velikost částic, pm | |
| % hmotn. | % hmotn. | θ50 | D%' | |||||||||
| metakaolinit z kaolinu | Ml | 39,3 | 56,7 | 0,13 | 0,28 | 0,71 | 0,62 | 0,58 | 0,02 | 1,04 | 5,34 | 11,56 |
| metakaolinit z lupku | M4 | 41,3 | 52,4 | 0,14 | 0,15 | 0,79 | 1,19 | 1,77 | 0,03 | 3,33 | 4,09 | 10,36 |
| amorfní oxid křemičitý | M5 | 2,81 | 93,2 | - | - | 0,02 | 0,22 | 0,02 | 3,18 | 1,07 | 2,69 | 11,77 |
b) Suroviny pro kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá
-5 CZ 302939 B6
Tabulka 4 - Složení a vlastnosti surovin pro výrobu kapalné složky dvousložkového geopolymerního pojivá
| tekuté draselné vodní sklo | K2O | SiO2 | SiO2/ K2O |
| označení vzorku | % hmotn. | mol/mol | |
| VI | 17,3 | 18,3 | 1,66 |
| V3 | 26,4 | 27,3 | 1,66 |
c) Způsob výroby dvousložkového geopolymemího pojivá z pevné a kapalné složky
Způsob výroby dvousložkového geopolymemího pojivá spočívá v přípravě pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá a kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá. Pevná složka dvousložkového geopolymemího pojivá se připraví tak, že se smíchá surovina obsahující zejména metakaolinit a amorfní oxid křemičitý. Obě části pevné složky dvousložkového geopolymemího pojivá se míchají v mísiči na suché směsi po dobu 10 minut. Příprava kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá se provádí tak, že se smíchá tekuté draselné vodní sklo a voda. Kapalná část dvousložkového geopolymemího pojivá se smíchá v nádobě odolné vůči působení alkálií spoužitím shora umístěného míchadla. Iabulka 5 uvádí hmotnostní poměry surovin pevné složky a kapalné složky. Doba míchání pro dosažení dokonalého promísení vodního skla s vodou je cca 5 minut.
Dvousložkové geopolymerní pojivo se připravuje přidáním kapalné složky k pevné složce dvousložkového geopolymemího pojivá. Tabulka 5 uvádí také hmotnostní poměry pevné složky ku kapalné složce ve dvousložkovém geopolymemím pojivu. Smíchání pevné složky a kapalné složky dvousložkového geopolymemího pojivá se provádí v míchačce vybavené planetárním mechanismem míchání po dobu cca 10 minut těsně před použitím geopolymemího pojivá.
Tabulka 5 · Způsob výroby dvousložkového geopolymemího pojivá
| vzorek | pevná složka | kapalná složka | pojivo | |||
| surovina obsahující zejména metakaolinit | amorfní oxid křemičitý | hmotnostní poměr surovina obsahující zejména me- takaolinit : amorfní oxid křemičitý | tekuté draselné vodní sklo | hmotnostní poměr voda: tekuté vodní sklo draselné | hmotnostní poměr pevná složka: kapalná složka | |
| Cl | Ml | M5 | 1 :0,5 | VI | 0 | 1 : 0,80 |
| C2 | Ml | M5 | 1 : 0,5 | VI | 0 | l : 1,13 |
| C3 | Ml | M5 | 1 : 0,5 | VI | 0 | 1 : 1,50 |
| C4 | Ml | M5 | 1 : 1 | VI | 0 | 1 : 0,85 |
| C5 | Ml | M5 | 1 : 1,5 | VI | 0 | 1 : 0,88 |
| C6 | Ml | M5 | 1 :2 | VI | 0 | 1 : 0,73 |
| C7 | Ml | M5 | 1 :2 | VI | 0 | 1 : 0,40 |
| C8 | M4 | M5 | 1 : 0,5 | V3 | 0,5:1 | 1 : 1,13 |
-6CZ 302939 B6
Příklad 3
Použití dvousložkového geopolymemího pojivá
Způsob použití dvousložkového geopoly měrní ho pojivá pro imitaci přírodního pískovce spočívá v tom, že se připravené geopoly měrní pojivo smíchá s plnivem, kterým je předem namíchaná směs písků o zrnitosti odpovídající zrnitosti příslušného přírodního pískovce. Zrnitost písků byla max. 1 mm. Směs se promíchá v mísiči a poté se udusá do formy. Vytvrdnutím vznikne umělý pískovec. Tabulka 6 uvádí složení umělých pískovců.
o Tabulka 6 - Složení a podmínky tvrdnutí dvousložkového geopolymemího pojivá
| umělý pískovec | pojivo | plnivo | plnivo : pojivo | teplota |
| Označení vzorku | Označení vzorku | Označení vzorku | hmotnostní poměr | °C |
| T32 | Cl | Směs frakcí písku P3 | 4,0 : 1 | 20 ±2 |
| T36 | C2 | Směs P3 | 3,75 : 1 | 20 ±2 |
| T40 | C3 | Směs P3 | 3,5 : 1 | 20 + 2 |
| T37 | C4 | Směs P3 | 4,0 : 1 | 20 ±2 |
| T42 | C5 | Směs P3 | 3,95 : 1 | 20 + 2 |
| T43 | C6 | Směs P3 | 4,12: 1 | 20 ±2 |
| T35 | C7 | Směs P3 | 4,6 : 1 | 20 ±2 |
| T70 | C8 | Směs P3 | 3,75 : 1 | 60 + 2, 20 hodin |
Tabulka 7 uvádí vybrané mechanické a fyzikální parametry připravených umělých pískovců.
T-ikiilVti Ί — Vlootnncti nřímrlníhrt nícVrivn#» í» nmřlvrh ní^LrivriT nřinravpnvrh i nmižitím σρ;η* V4-iaxtA / r 11 vut j n a i v » w ** * *** . p . « . , . . j - - - - - O ’ polymemího pojivá
| vzorek | Pevnost v ohybu | Pevnost v tlaku | Nasáka- vost | součinitel nasákavosti | otevřená pórovitost | zdánlivá pórovitost |
| MPa | MPa | % | g.m'2.s'°’5 | % | % | |
| božanovský pískovec | 4,4 | 42,0 | 4,5 | 206 | 17,0 | 17,3 |
| T32 | 3,8 | H,2 | 7,5 | 385 | 24,4 | 14,3 |
| T36 | 5,0 | 18,3 | 4,5 | 38 | 20,6 | 8,9 |
| T40 | 10,0 | 26,9 | 10,7 | 63 | 21,6 | 21,1 |
| T37 | 10,6 | 24,6 | 5,6 | 53 | 19,8 | 1U |
| T42 | 15,7 | 49,2 | 6,4 | 55 | 19,3 | 12,9 |
| T43 | 14,2 | 27,0 | 4,9 | 91 | 21,0 | 9,6 |
| T35 | 1,3 | 1,3 | 9,7 | 3345 | 35,8 | 17,1 |
-7CZ 302939 B6
Z výsledků je patrné, že pri vhodném složení geopolymerního pojivá a jeho vhodném poměru k plnivu lze vyrobit umělé pískovce vykazující současně vysokou pevnost a nízkou nasákavost.
Průmyslová využitelnost
Dvousložkové geopolymemí pojivo je průmyslově využitelné pro výrobu imitací přírodního pískovce. Způsob výroby dvousložkového geopolymerního pojivá průmyslově využitelný pro výroio bu materiálů k vyplňování defektů, spárování, lepení a reprofilaci zvětralých či jinak poškozených výrobků z hornin.
Claims (6)
1. Dvousložkové geopolymemí pojivo, sestávající zpěvné složky a kapalné složky, přičemž 20 pevná složka je tvořena surovinou obsahující zejména metakaolinit a amorfní oxid křemičitý obsahující částice o střední velikosti do 3 pm a kapalná složka obsahuje draselný alkalický aktivátor, vyznačující se tím, že toto dvousložkové geopolymemí pojivo obsahuje v sušině 26 až 52 % hmotn. suroviny obsahující zejména metakaolinit, 22 až 58 % hmotn. amorfního oxidu křemičitého a 13 až 35 % hmotn. draselného alkalického aktivátoru, přičemž v geopo25 lymemím pojivu jsou molární poméry SiO2: AhO3 = 4,8 : 1 až 10 : 1, KiO : AI2O3 - 0,47 : 1 až 0,95 : 1 a K2O : SiO2 = 0,05 : 1 až 0,17 : 1.
2. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle nároku 1, vyznačující se tím, že surovinou obsahující zejména metakaolinit je kaolin kalcinovaný při teplotě 600 až 900 °C.
3. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle nároku 1, vyznačující se tím, že surovinou obsahující zejména metakaolinit je lupek kalcinovaný pri teplotě 600 až 900 °C.
4. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle některého z nároků laž3, vyznačující 35 se t í m , že amorfním oxidem křemičitým je oxid křemičitý ve formě křemičitých sazí vznikajících při výrobě oxidu zirkoničitého s obsahem oxidu hlinitého až 3 % hmotn.
5. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle některého z nároků laž4, vyznačující se t í m, že alkalickým aktivátorem je tekuté draselné vodní sklo.
6. Způsob výroby dvousložkového geopolymerního pojivá, vyznačující se tím, že pevná složka se vyrobí tak, že se smíchá surovina obsahující zejména metakaolinit s amorfním oxidem křemičitým v hmotnostním poměru 1 : 0,5 až 1 : 2 a kapalná složka se vyrobí přimícháním vody do draselného alkalického aktivátoru o obsahu 37 až 55 % hmotn. sušiny v hmotnost45 ním poměru až 0,5 : 1, přičemž sušina draselného alkalického aktivátoru je vyjádřena jako suma koncentrací K2O + SiO2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100943A CZ2010943A3 (cs) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100943A CZ2010943A3 (cs) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ302939B6 true CZ302939B6 (cs) | 2012-01-18 |
| CZ2010943A3 CZ2010943A3 (cs) | 2012-01-18 |
Family
ID=45464945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20100943A CZ2010943A3 (cs) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2010943A3 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115872673A (zh) * | 2022-06-30 | 2023-03-31 | 上海力阳道路加固科技股份有限公司 | 一种节能地聚合物基建筑灌浆材料及其制备方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305741B6 (cs) * | 2015-01-22 | 2016-02-24 | Technická univerzita v Liberci | Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran |
| ITUB20152158A1 (it) * | 2015-07-14 | 2017-01-14 | Itt Italia Srl | Materiale di attrito, in particolare per la fabbricazione di una pastiglia freno, e metodi di preparazione associati |
| CZ307154B6 (cs) * | 2016-12-07 | 2018-02-07 | Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. | Dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů |
| CZ2019602A3 (cs) * | 2019-09-23 | 2020-07-15 | Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. | Kompozit s velkou akumulací tepla |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997023427A1 (en) * | 1995-12-22 | 1997-07-03 | Ib Technologies L.L.C. | Inorganic binder composition, production and uses thereof |
| CZ20003781A3 (cs) * | 2000-10-12 | 2002-06-12 | Vysoká ©Kola Chemicko-Technologická | Pojivová geopolymerní směs |
| FR2831882A1 (fr) * | 2001-11-08 | 2003-05-09 | Davidovits Joseph | Pierre geopolymerique pour la construction et la decoration, analogue d'aspect a de la pierre naturelle |
-
2010
- 2010-12-16 CZ CZ20100943A patent/CZ2010943A3/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997023427A1 (en) * | 1995-12-22 | 1997-07-03 | Ib Technologies L.L.C. | Inorganic binder composition, production and uses thereof |
| CZ20003781A3 (cs) * | 2000-10-12 | 2002-06-12 | Vysoká ©Kola Chemicko-Technologická | Pojivová geopolymerní směs |
| FR2831882A1 (fr) * | 2001-11-08 | 2003-05-09 | Davidovits Joseph | Pierre geopolymerique pour la construction et la decoration, analogue d'aspect a de la pierre naturelle |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115872673A (zh) * | 2022-06-30 | 2023-03-31 | 上海力阳道路加固科技股份有限公司 | 一种节能地聚合物基建筑灌浆材料及其制备方法 |
| CN115872673B (zh) * | 2022-06-30 | 2024-04-19 | 上海力阳道路加固科技股份有限公司 | 一种节能地聚合物基建筑灌浆材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2010943A3 (cs) | 2012-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mo et al. | Influence of fly ash and metakaolin on the microstructure and compressive strength of magnesium potassium phosphate cement paste | |
| Sarkar et al. | Partial replacement of metakaolin with red ceramic waste in geopolymer | |
| Abdullah et al. | Clay-based materials in geopolymer technology | |
| JP5814940B2 (ja) | ラクテート活性化セメントおよび活性化剤組成物 | |
| TWI484010B (zh) | 用於水泥及混凝土應用之特製無機聚合物（ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ）複合黏合劑 | |
| 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 | |
| RU2599742C2 (ru) | Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества | |
| Occhipinti et al. | Alkali activated materials using pumice from the Aeolian Islands (Sicily, Italy) and their potentiality for cultural heritage applications: Preliminary study | |
| WO2015007226A1 (zh) | 白云石复合掺合料的制备方法及新应用 | |
| AU2010333411B2 (en) | Pumpable geopolymers comprising a setting accelerator | |
| CZ302939B6 (cs) | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby | |
| WO2008048617A2 (en) | Compositions of and methods for generating concrete compounds | |
| Werling et al. | Solubility of precursors and carbonation of waterglass-free geopolymers | |
| PL226104B1 (pl) | Tworzywo geopolimerowe oraz sposob wytwarzania tworzywa geopolimerowego | |
| Aygörmez et al. | Compressive and flexural strength behaviors of metakaolin based geopolymer mortars manufactured by different procedures | |
| Rahmouni et al. | Effect of curing temperature in the alkali-activated brick waste and glass powder mortar and their influence of mechanical resistances | |
| CZ2007115A3 (cs) | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby | |
| Panagiotopoulou et al. | Synthesis and Thermal Properties of Fly‐Ash Based Geopolymer Pastes and Mortars | |
| KR102139468B1 (ko) | 메타카올린을 이용한 지오폴리머 제조 방법 | |
| CZ23171U1 (cs) | Vysokopevnostní geopolymemí kompozit | |
| WO2024089406A1 (en) | Alkali-activated material | |
| WO2023204717A1 (en) | Alkali activated binder and products and uses thereof | |
| Soares et al. | Geopolymerization of lightweight aggregate waste | |
| Astutiningsih | Application of Geopolymer Cement for Decorative Building Materials | |
| CZ23172U1 (cs) | Vysokopevnostní geopolymerní kompozit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20161216 |