CZ304412B6 - Popílkový beton - Google Patents
Popílkový beton Download PDFInfo
- Publication number
- CZ304412B6 CZ304412B6 CZ2007-269A CZ2007269A CZ304412B6 CZ 304412 B6 CZ304412 B6 CZ 304412B6 CZ 2007269 A CZ2007269 A CZ 2007269A CZ 304412 B6 CZ304412 B6 CZ 304412B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fly ash
- weight
- water glass
- water
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 37
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical class [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 49
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 46
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 25
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical group [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 13
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 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 claims abstract description 6
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 23
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 22
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 9
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- -1 inorganic acid salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 7
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 4
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 5
- 229910021502 aluminium hydroxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 54
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 2
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 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
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011413 geopolymer cement Substances 0.000 description 1
- 229920003041 geopolymer cement Polymers 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000000887 hydrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011396 hydraulic cement Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
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
- 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
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Popílkový beton s úplnou absencí cementu, který obsahuje plniva a pojivo, přičemž pojivo obsahuje popílek, alkalický aktivátor a regulátor tuhnutí, podle vynálezu spočívá v tom, že alkalický aktivátor obsahuje směs:
- modifikovaného vodního skla v množství 1 až 25 %, s výhodou 6 až 12 % hmotn. sušiny vodního skla, vztaženo na hmotnost popílku, přičemž poměr SiO.sub.2.n./Me.sub.2.n.O modifikovaného vodního skla je 0,8 až 3,5 a obsah. Me.sub.2.n.O je 5 až 15 % hmotn., vztaženo na sušinu vodního skla, a obsah Al.sub.2.n.O.sub.3.n. je 0,001 až 30 % hmotn., vztaženo na sušinu vodního skla,
- a MeOH, kde Me je sodík nebo draslík, kde obsah sušiny MeOH je 2 až 20 % s výhodou 4 až 8 % hmotn., vztaženo na hmotnost popílku,
a regulátorem tuhnutí je hydroxid hlinitý v množství 1 až 50 % hmotn., vztaženo na hmotnost vodního skla.
Description
(57) Anotace:
Popílkový beton s úplnou absencí cementu, který obsahuje plniva a pojivo, přičemž pojivo obsahuje popílek, alkalický aktivátor a regulátor tuhnutí, podle vynálezu spočívá v tom, že alkalický aktivátor obsahuje směs:
- modifikovaného vodního skla v množství 1 až 25 %, s výhodou 6 až 12 % hmotn. sušiny vodního skla, vztaženo na hmotnost popílku, přičemž poměr SiO2/Me2O modifikovaného vodního skla je 0,8 až 3,5 a obsah. Me2O je 5 až 15 % hmotn., vztaženo na sušinu vodního skla, a obsah A12O3 je 0,001 až 30 % hmotn., vztaženo na sušinu vodního skla,
- a MeOH, kde Me je sodík nebo draslík, kde obsah sušiny MeOH je 2 až 20 % s výhodou 4 až 8 % hmotn., vztaženo na hmotnost popílku,
Popílkový beton
Oblast techniky
Vynález se týká „popílkového betonu“ (s názvem POPbeton) s úplnou absencí cementu, jeho materiálového složení s pojivém z úletového popílku, způsobu přípravy a užití.
Dosavadní stav techniky
Název popílkový beton běžně 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.
Latentně hydraulicky aktivní látky, jako je elektrárenský popílek, granulovaná vysokopecní struska, 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.
Existuje celá řada patentů a publikací, v nichž jsou popsány směsi latentně hydraulických látek (zejména strusek a dalších), kde je užit alkalický aktivátor ve formě vodního skla, Na2CO3 a NaOH.
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. T* Intem. Conf. „Alkaline cements and concretes“, vol. 1., p. 131 až 150, VIPOL Stock Comp. Kiev 1994, Davidovits J.: „Geopolymers - inorganic polymeric new materials“, J. Therm. Anal. 37, p. 1633 až 1656, 1991, Davidovits J.: „Chemistry of geopolymeric systems, terminology“, Proč. Geopolymer Inter. Cong. (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 až 669 (1997), Part II, 12, 75 až 91 (1999)) předpokládají, že nejdůležitějším faktorem při alkalické aktivaci latentně hydraulických látek je poměr Si/Al resp. koncentrace alkálií či poměr SiO2/Na2O.
V US 4 410 365 je popsáno pojivo na bázi mleté granulované vysokopecní strusky a alkalického aktivátoru, např. NaOH, Na2SO4.
V US 4 303 912 je popsáno alkalické pojivo s nízkým vodním součinitelem, vhodné pro přípravu kaší, malt i betonů. Pojivo se skládá nejméně z 50 % hmotn. latentně hydraulické aktivní látky, jako je struska nebo technický či přírodní pucolán, a mající měrný povrch nejméně 400 m2/kg. Pojivo dále obsahuje 0,1 až 5 % hmotn. plastifikátoru a 0,5 až 8 % hmotn. NaOH nebo Na2CO3.
V US 5 076 851 je popsán směsný bezsádrovcový portlandský cement obsahující 60 až 96,7 % hmotn. mletého slínku portlandského cementu s měrným povrchem 350 až 550 m2/kg a 3 až 40 % hmotn. mleté latentně hydraulické látky, jako je vysokopecní granulovaná struska, popílek a dal-1 CZ 304412 B6 ší. Pojivo dále obsahuje 0,1 až 3 % hmotn. plastifikátoru a 0,5 až 6 % hmotn. Na2CO3, NaOH nebo NaHCO3.
V US 5 084 102 je popsán cement, který obsahuje 20 až 60 % hmotn. mleté vysokopecní strusky s měrným povrchem 500 až 650 m2/kg a 40 až 80 % hmotn. elektrárenského popílku a dále 2 % hmotn. mletého slínku portlandského cementu (vztaženo na směs strusky a popílku) a dále 2 až 12 % hmotn. křemičitanu sodného s poměrem SiO2/Na2O = 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 % hmotn. alkalického křemičitanu (počítáno jako Na2O) s poměrem SiO2/Na2O = 0,2 až 0,75. Pojivo dosahuje vysokých pevností zejména po zpracování při teplotách 40 až 90 °C.
V US 4 482 549 je popsán cement sestávající se z mleté vysokopecní strusky s měrným povrchem 500 až 700 m2/kg 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 % hmotn. mletého slínku portlandského cementu a 2 až 12 % hmotn. křemičitanu sodného.
V DE 3 934 085 je popsáno pojivo pro imobilizaci odpadů těžkých kovů sestávající se z latentně hydraulických látek (strusky, popílku a dalších) o velikosti částic menších než 100 μιη, alkalického aktivátoru na bázi CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2 a CaSO3 nebo CaSO4.
V EP 593 130 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 ci další pucolány.
V EP 927 708 je popsáno hydraulické pojivo sestávající se z latentně hydraulické látky jako je popílek, mletá struska, alkalického aktivátoru jako jsou hydroxidy kovů alkalických zemin, slínek portlandského nebo hlinitanového cementu a produkty odsiřování spalných plynů (CaSO3 nebo CaSO4).
V WO 00/00447 je popsáno hydraulické alumosilikátové pojivo, sestávající se z alumosilikátů (vysokopecní struska, jíl, slin, popílek) s obsahem A12O3 více než 5 % hmotn., úlet z cementářské rotační pece, alkalický aktivátor ve formě alkalického hydroxidu a CaSO4. V pojivu je přítomno vždy více než 34 % hmotn. strusky, více než 5 % hmotn. popílku, 3 až 10 % hmotn. alkalického aktivátoru a více než 5 % hmotn. CaSO4.
V WO 2005/019130 je popsáno složení geopolymeru s molámím poměrem oxidů: (a) SiO2/Al2O3 = 3,0 až 6,5; (b) M2O/SiO2 = 0,07 až 0,20; (c) H2O/M2O = 8,0 až 19,0; (d) B2O3/H2O = 0,01 až 0,2; a (e) M2O/B2O3 = 0,5 až 6,0, kde M je alkalický kov.
WO 03/078349 popisuje geopolymemí pojivo na bázi popílků určené pro výrobu kaší, malt a betonů či fixaci odpadů, obsahující 70 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, a dále obsahuje 1 až 15 % hmotn. 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 chemické výroby, odpadní sádrovec z odsiřovacích procesů, cementový recyklát z betonů. S výhodou vápenatá sloučenina má velikost částic 1 až 200 μιη. 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.
-2CZ 304412 B6
Spis CZ 301 705 uvádí složení popílkového betonu, který obsahuje popílek, kamenivo a alkalický aktivátor. Alkalický aktivátor obsahuje alkalické vodní sklo a alkalický hydroxid.
Spis CZ 291 443 uvádí složení pojivové směsi obsahující popílek resp. granulovanou vysokopecní strusku, alkalický aktivátor a hlinitou přísadu, např. A1(OH)3). Alkalický aktivátor je zde pouze směs alkalického vodního skla s přídavkem alkalického hydroxidu.
Spis EP 1 236 702 popisuje směs popílku, resp. vysokopecní strusky, vodního skla a intenzifikační přísady, jako jsou oxidy nebo hydroxidy kovů nebo kovové soli anorganických solí např. fosforečnanů. Směs obsahuje 4 až 15 % hmotn. cementu.
Podstata vynálezu
Popílkový beton s úplnou absencí cementu, který obsahuje plniva a pojivo, přičemž pojivo obsahuje popílek, alkalický aktivátor a regulátor tuhnutí, podle vynálezu spočívá v tom, že alkalický aktivátor obsahuje směs modifikovaného vodního skla v množství 1 až 25 %, s výhodou 6 až 12 % hmotn. sušiny vodního skla, vztaženo na hmotnost popílku, přičemž poměr SiO2/Me2O modifikovaného vodního skla je 0,8 až 3,5 a obsah Me2O, kde Me je sodík nebo draslík, je 5 až 15 % hmotn., vztaženo na sušinu vodního skla, a obsah A12O3 je 0,001 až 30 % hmotn., vztaženo na sušinu vodního skla.
Alkalický aktivátor dále obsahuje MeOH, kde Me je sodík nebo draslík. Obsah sušiny MeOH je 2 až 20 % s výhodou 4 až 8 % hmotn., vztaženo na hmotnost popílku.
Regulátorem tuhnutí je hydroxid hlinitý v množství 1 až 50 % hmotn., vztaženo na hmotnost vodního skla.
Pojivo dále může obsahovat intenzifikační látku v množství 0,1 až 22 % hmotn., vztaženo na množství sušiny vodního skla, vybranou ze skupiny tvořené deriváty organických kyselin, solí anorganických kyselin, zejména fosforečnanů.
Popílkový beton obsahuje dále vodu, přičemž celkový vodní součinitel vody (W) se rovná poměru součtu vody v roztocích alkalického aktivátoru + vody přidané (Σν) ku popílku (pop) Σν/ρορ = w = 0,15 až 0,5.
Popílkový beton obsahuje 200 až 600 kg popílku/m3 s měrným povrchem 100 až 600 m2/kg a velikostí částic v rozmezí velikostí 0,2 až 200 pm. Popílek má s výhodou objemovou hmotnost vyšší než 1000 kg/m3. Je výhodné použít popílek, který má plynulou křivku rozdělení velikosti částic a je směsí dvou či více frakcí s odstupňovanou střední velikostí částic.
Popílkový beton může dále obsahovat aktivní příměsi vybrané ze skupiny tvořené mletou vysokopecní struskou, či látkami jílového charakteru, tepelně aktivované jíly, apod.
Popílkový beton může dále obsahovat inertní příměsi vybrané ze skupiny tvořené mletým vápencem, mletým sádrovcem, mletým křemenem, kamenným prachem, CaSO4, Ca(OH)2, odpadním sádrovcem z chemických výrob, odpadním sádrovcem z odsiřovacích procesů, cementovým recyklátem z betonů, apod.
Způsob přípravy popílkového betonu s úplnou absencí cementu ze směsi přírodního, nebo umělého kameniva různých zmitostních velikostí, popílku, alkalického aktivátoru, regulátoru tuhnutí a vody, spočívá vtom, že se směs po intenzivním zamíchání, vytvaruje ve formě litím nebo vibrací, a je v ní uložena až do doby jejího vytvrzení na požadovanou pevnost při teplotě 15 až 25 °C.
-3CZ 304412 B6
Při syntéze geopolymerů pomocí alkalických aktivátorů dochází velmi často k výraznému urychlení aktivace. Regulátor tuhnutí reguluje takzvaný proces falešného tuhnutí a tím vytváří normální technologické podmínky pro zpracování POPbetonu. Proces této regulace spočívá v tom, že alkalická aktivace směsi popílku oběma známými aktivátory případně intenzifikátoru je doplněna hydroxidem hlinitým A1(OH)3 jako regulátorem tuhnutí, který při nárůstu teploty zamíchaných aktivátorů eliminuje předčasné tuhnutí směsi.
Popílkový beton běžně obsahuje jako plnivo kamenivo, jehož rozložení velikosti částic v setřeseném stavu dosahuje nejvyšší možnou objemovou hmotnost.
Popílkový beton s výhodou obsahuje aktivní a/nebo inertní příměsi, jejichž měrný povrch je 200 až 600 m2/kg, v množství 10 až 30 % hmotn., vztaženo na hmotnost popílku.
Popílkový beton může obsahovat makrovýztuže vybrané ze skupiny tvořené ocelovými dráty, nebo pruty nebo mikrovýztuže vybrané ze skupiny tvořené ocelovými drátky, skleněnými či polypropylénovými vlákny apod.
Směs pro přípravu popílkového betonu tuhne a tvrdne za běžných teplot 15 až 25 °C. Proces tuhnutí s přísadou regulátoru tuhnutí podle vynálezu se blíží u geopolymemích betonů postupům běžným ve stavebnictví, to je samovolnému tuhnutí.
Příklady provedení
Příklad 1
Do směsi pro POPbeton obsahující v hmotnostních procentech 74,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 16,0 mm a 16,0 % úletového popílku bylo přidáno 5,26 % roztoku vodního skla (s poměrem SiO2/Na2O rovnému 2,98) v koncentraci 43,10 % sušiny a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci 43,5 % sušiny, (9,59 % hmotn. suchého NaOH vztaženo na hmotnost popílku), 1,21 % regulátoru tuhnutí, (23,0 % regulátoru vztaženo na hmotnost vodního skla), kteiým byl hydroxid hlinitý A1(OH)3 a směs byla intenzivně promíchána.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého POPbetonu byla zhotovena kontrolní tělesa zpracovaná vibrací, označená „A“, temperovaná po dobu 24 hodin v teplotě 80 °C a tělesa „B“ volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C. Dosažené pevnosti po 72 hodinách temperovaných kontrolních těles „A“ vykazovaly pevnosti přes 30 MPa a volně uložených těles při teplotě 20 °C vykazovaly pouze 7 MPa, při čemž dosažení pevnosti 30 MPa u těchto těles bylo dosaženo až po 28 dnech. Uvedený příklad dokladuje, že pokud vodní sklo není modifikováno přídavkem A12O3 dosáhne POPbeton pevnost nad 30 při normální teplotě až po 28 dnech.
Příklad 2
Do směsi pro POPbeton obsahující v hmotnostních procentech 66,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 16,0 mm a 16,0 % úletového popílku a 6,0 % mletého popílku bylo přidáno 5,26 % roztoku vodního skla (s poměrem SiO2/Na2O rovnému 2,98) v koncentraci 43,10 % sušiny (obsahujícího 1,3 A12O3 na sušinu vodního skla) a 3,53 % roztoku hydroxidu sodného v koncentraci 43,5 % sušiny, (16,4% hmotn. suchého NaOH, vztaženo na hmotnost popílku), 1,30 % regulátoru tuhnutí, (24,7 % hmotn. vztaženo na hmotnost vodního skla), kterým byl hydroxid hlinitý A1(OH)3 a směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 1,91 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého POPbetonu byla zhotovena kontrolní tělesa zpracovaná vibrací, volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C. Dosažené pevnosti kontrolních
-4CZ 304412 B6 těles byly přes 30 MPa po 7 dnech vykazují mírný nárůst v dalších dnech a jsou srovnatelné s pevností kvalitního cementového betonu podobného složení ve stáří 28 dní.
Příklad 3
Do směsi pro POPbeton obsahující v hmotnostních procentech 67,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 16,0 mm, 18,0 % úletového popílku, 1,0 % mikrooxidu křemičitého bylo přidáno 5,26 % roztoku vodního skla (s poměrem SiO2/Na2O rovnému 2,98) (obsahujícího 1,9 % AI2O3 na sušinu vodního skla) v koncentraci 43,10 % sušiny, 1,54 % suchého hydroxidu sodného (8,5 % hmotn., vztaženo na hmotnost popílku), 2,65 % intenzifíkátoru a 1,93 % regulátoru tuhnutí (36,69 % hmotn., vztaženo na hmotnost vodního skla), kterým byl hydroxid hlinitý A1(OH)3. Směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 2,62 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého POPbetonu byla zhotovena kontrolní tělesa, která byla po zpracování volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 28 dní. Dosažené pevnosti 40 MPa, jsou srovnatelné s cementovým betonem.
Příklad 4
Do směsi pro jemnozmný POPbeton obsahující v hmotnostních procentech 70,0 % kameniva o zrnitosti 0,0 až 4,0 mm, 18,0 % úletového popílku bylo přidáno 6 % roztoku vodního skla (s poměrem SiO2/Na2O rovnému 2,98 a obsahujícího 0,05 % A12O3 na sušinu vodního skla) v koncentraci 43,10 % sušiny, 1,3 % suchého hydroxidu sodného (7,2 % hmotn., vztaženo na hmotnost popílku), 0,96 % intenzifíkátoru, 1,65 % regulátoru tuhnutí (27,5 % hmotn., vztaženo na hmotnost vodního skla), kterým byl hydroxid hlinitý A1(OH)3 a směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 2,09 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého POPbetonu byla zhotovena kontrolní tělesa, která byla po zpracování volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 28 dní. Dosažené pevnosti 36 MPa jsou srovnatelné s cementovým betonem.
Příklad 5
Do směsi pro jemnozmný POPbeton obsahující v hmotnostních procentech 60,0 % kameniva o zrnitosti 0,0 až 4,0 mm, 18,0 % úletového popílku, 10 % hlíny charakteru jílovitých spraší, bylo přidáno 6 % roztoku vodního skla (s poměrem SiO2/Na2O rovnému 2,98 a obsahujícího 0,05 % A12O3 na sušinu vodního skla) v koncentraci 43,10 % sušiny, 1,3 % suchého hydroxidu sodného (7,2 % hmotn., vztaženo na hmotnost popílku), 0,96 % intenzifíkátoru, 1,65 % regulátoru tuhnutí (27,5 % hmotn., vztaženo na hmotnost vodního skla), kterým byl hydroxid hlinitý A1(OH)3 a směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 2,09 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého POPbetonu byla zhotovena kontrolní tělesa, která byla po zpracováni volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 28 dní. Dosažené pevnosti 32 MPa jsou srovnatelné s cementovým betonem.
Příklad 6
Do směsi pro POPbeton obsahující v hmotnostních procentech 57,0 % kameniva zrnitosti 0,0 až 16,0 mm, 10,0 % hlíny charakteru j dovitých spraší, 18,0 % úletového popílku, 1,0 % mikro oxidu křemičitého bylo přidáno 5,26 % roztoku vodního skla (s poměrem SiO2/Na2O rovnému 2,98 a obsahujícího 1,9 % A12O3 na sušinu vodního skla) v koncentraci 43,10 % sušiny, 1,54 % suché-5CZ 304412 B6 ho hydroxidu sodného (8,5 % hmotn., vztaženo na hmotnost popílku), 2,65 % intenzifikátoru a 1,93 % regulátoru tuhnutí (36,69 % hmotn., vztaženo na hmotnost vodního skla), kterým byl hydroxid hlinitý A1(OH)3. Směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 2,62 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého POPbetonu byla zhotovena kontrolní tělesa, která byla po zpracování volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 28 dní. Dosažené pevnosti 40 MPa, jsou srovnatelné s cementovým betonem.
Příklad 7
Do směsi pro jemnozmný stabilizační POPbeton obsahující v hmotnostních procentech 70,0 % přírodního těženého kameniva o zrnitosti 0,0 až 22,0 mm, s obsahem 12 % až 30 % jemných jílovitých složek, 18,0 % úletového popílku bylo přidáno 6 % roztoku vodního skla (s poměrem SiO2/Na2O rovnému 2,98 a obsahujícího 0,05 % A12O3 na sušinu vodního skla) v koncentraci 43,10 % sušiny, 1,3 % suchého hydroxidu sodného (7,2 % hmotn. NaOH, vztaženo na hmotnost popílku), 0,96 % intenzifikátoru, 1,65 % regulátoru tuhnutí (27,5 % hmotn., regulátoru, vztaženo na hmotnost vodního skla), kterým byl hydroxid hlinitý A1(OH)3 a směs byla po promíchání doplněna vodou v množství 2,09 % hmotnostních.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého POPbetonu byla zhotovena kontrolní tělesa, která byla po zpracování volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 28 dní. Dosažené pevnosti 28 MPa jsou srovnatelné s cementovou stabilizací pro podklady vozovek silnic a dálnic.
Příklad 8
Do směsi pro POPbeton stěrku obsahující v hmotnostních procentech 74,36 % úletového popílku bylo přidáno 20,07 % roztoku vodního skla (s poměrem SiO2/Na2O rovnému 2,98 a obsahujícího 0,05 % A12O3 na sušinu vodního skla) v koncentraci 34,50 % sušiny, 5,2 % suchého hydroxidu sodného (6,99 % hmotn. NaOH, vztaženo na hmotnost popílku), 0,37 % regulátoru tuhnutí (1,85 % hmotn. regulátoru tuhnutí, vztaženo na hmotnost vodního skla), kterým byl hydroxid hlinitý A1(OH)3.
Z takto připravené a promíchané směsi čerstvého POPbetonu byla zhotovena kontrolní tělesa, která byla po zpracování volně ponechaná v prostředí o teplotě 20 °C po dobu 28 dní. Dosažené pevnosti 28 MPa dále v čase prudce narůstaly. Po 40 dnech jsou srovnatelné s cementovým pojivém. Po 90 dnech nabývají značně vyšších hodnot než obdobné cementové pojivo.
Průmyslová využitelnost
Průmyslová využitelnost POPbetonu postupem podle vynálezu spočívá v možnosti jeho přípravy při běžných teplotách 20 až 25 °C bez použití ohřevu.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (10)
1. Popílkový beton s úplnou absencí cementu, který obsahuje plniva a pojivo, přičemž pojivo obsahuje popílek, alkalický aktivátor a regulátor tuhnutí, vyznačující se tím, že alkalický aktivátor obsahuje směs
-6CZ 304412 B6
- modifikovaného vodního skla v množství 1 až 25 %, s výhodou 6 až 12 % hmotn. sušiny vodního skla, vztaženo na hmotnost popílku, přičemž poměr SiO2/Me2O modifikovaného vodního skla je 0,8 až 3,5, a obsah Me2O, kde Me je sodík nebo draslík, je 5 až 15 % hmotn., vztaženo na sušinu vodního skla, a obsah A12O3 je 0,001 až 30 % hmotn., vztaženo na sušinu vodního skla;
- a MeOH, kde Me je sodík nebo draslík, kde obsah sušiny MeOH je 2 až 20 % s výhodou 4 až 8 % hmotn., vztaženo na hmotnost popílku;
a že regulátorem tuhnutí je hydroxid hlinitý v množství 1 až 50 % hmotn., vztaženo na hmotnost vodního skla.
2. Popílkový beton podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivo dále obsahuje intenzifikační látku v množství 0,1 až 22 % hmotn., vztaženo na množství sušiny vodního skla, vybranou ze skupiny tvořené deriváty organických kyselin, solí anorganických kyselin, zejména fosforečnanů.
3. Popílkový beton podle nároků la2, vyznačující se tím, že dále obsahuje vodu, přičemž celkový vodní součinitel (w) je poměr vody v roztocích alkalického aktivátoru + vody přidané (Σν) ku popílku (pop), Σν/ρορ = w = 0,15 až 0,5.
4. Popílkový beton podle nároků laž3, vyznačující se tím, že obsahuje 200 až 600 kg popílku/m3 s měrným povrchem 100 až 600 m2/kg a velikostí částic v rozmezí velikostí 0,2 až 200 pm.
5. Popílkový beton podle nároků laž4, vyznačující se tím, že popílek má objemovou hmotnost vyšší než 1000 kg/m3.
6. Popílkový beton podle nároků laž5, vyznačující se tím, že popílek má plynulou křivku rozdělení velikostí částic a je směsí dvou či více frakcí s odstupňovanou střední velikostí částic.
7. Popílkový beton podle nároků laž6, vyznačující se tím, že hydroxid hlinitý má velikost částic menší než 100 pm, s výhodou menší než 30 pm.
8. Popílkový beton podle nároků laž 6, vyznačující se tím, že obsahuje dále aktivní příměsi vybrané ze skupiny tvořené mletou vysokopecní struskou, látkami jílového charakteru, či tepelně aktivovanými jíly.
9. Popílkový beton podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že obsahuje inertní příměsi vybrané ze skupiny tvořené mletým vápencem, mletým sádrovcem, mletým křemenem, kamenným prachem, CaSO4, Ca(OH)2, odpadním sádrovcem z chemických výrob, odpadním sádrovcem z odsiřovacích procesů, či cementovým recyklátem z betonů.
10. Způsob přípravy popílkového betonu s úplnou absencí cementu ze směsi přírodního, nebo umělého kameniva různých zmitostních velikostí, popílku, alkalického aktivátoru, regulátoru tuhnutí a vody, podle nároků laž8, vyznačující se tím, že se směs po intenzivním zamíchání vytvaruje ve formě litím nebo vibrací, a ponechává v ní uložena až do doby jejího vytvrzení na požadovanou pevnost při teplotě 15 až 25 °C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2007-269A CZ304412B6 (cs) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Popílkový beton |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2007-269A CZ304412B6 (cs) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Popílkový beton |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2007269A3 CZ2007269A3 (cs) | 2008-10-29 |
| CZ304412B6 true CZ304412B6 (cs) | 2014-04-23 |
Family
ID=39873754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2007-269A CZ304412B6 (cs) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Popílkový beton |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304412B6 (cs) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1236702A1 (de) * | 2001-03-02 | 2002-09-04 | Heidelberger Bauchemie GmbH Marke Deitermann | Wasserglasenthaltende Baustoffmischung |
| CZ291443B6 (cs) * | 2000-10-12 | 2003-03-12 | Vysoká Škola Chemicko-Technologická | Pojivová geopolymerní směs |
| RU2203867C2 (ru) * | 2001-07-02 | 2003-05-10 | Братский государственный технический университет | Сырьевая смесь для приготовления ячеистого бетона |
| KR20030061177A (ko) * | 2002-01-11 | 2003-07-18 | 조병완 | 석탄회를 이용한 인공골재, 그 생산방법 및 이를 이용한프리캐스트 콘크리트 또는 시멘트 제품 |
| CZ301705B6 (cs) * | 2004-04-26 | 2010-06-02 | Svoboda@Pavel | Popílkový beton, jeho složení, zpusob prípravy geopolymerní reakcí aktivovaného úletového popílku a užití |
-
2007
- 2007-04-16 CZ CZ2007-269A patent/CZ304412B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ291443B6 (cs) * | 2000-10-12 | 2003-03-12 | Vysoká Škola Chemicko-Technologická | Pojivová geopolymerní směs |
| EP1236702A1 (de) * | 2001-03-02 | 2002-09-04 | Heidelberger Bauchemie GmbH Marke Deitermann | Wasserglasenthaltende Baustoffmischung |
| RU2203867C2 (ru) * | 2001-07-02 | 2003-05-10 | Братский государственный технический университет | Сырьевая смесь для приготовления ячеистого бетона |
| KR20030061177A (ko) * | 2002-01-11 | 2003-07-18 | 조병완 | 석탄회를 이용한 인공골재, 그 생산방법 및 이를 이용한프리캐스트 콘크리트 또는 시멘트 제품 |
| CZ301705B6 (cs) * | 2004-04-26 | 2010-06-02 | Svoboda@Pavel | Popílkový beton, jeho složení, zpusob prípravy geopolymerní reakcí aktivovaného úletového popílku a užití |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2007269A3 (cs) | 2008-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2715583C1 (ru) | Вяжущее на основе производных алюмосиликата кальция для строительных материалов | |
| Rashad | A comprehensive overview about the influence of different admixtures and additives on the properties of alkali-activated fly ash | |
| CA2243977C (en) | Fly ash cementitious material and method of making a product | |
| SK332004A3 (en) | Geopolymer binder based on fly ash | |
| CA2170626A1 (en) | Use of alumina clay with cement fly ash mixtures | |
| EP1414768A1 (en) | Fly ash composition for use in concrete mix | |
| JP7509867B2 (ja) | セメント混和材、膨張材、及びセメント組成物 | |
| WO2024048364A1 (ja) | 水硬性材料用硬化促進材、セメント組成物、及び硬化体 | |
| JP4818503B2 (ja) | 低６価クロム注入材 | |
| CZ291443B6 (cs) | Pojivová geopolymerní směs | |
| JP4619502B2 (ja) | 低６価クロム注入材 | |
| JP2023049719A (ja) | アンカー定着材料、アンカー定着組成物、及び硬化体 | |
| KR20250005978A (ko) | 지오폴리머 조성물과 그 제조 방법 | |
| WO2022230605A1 (ja) | グラウト材料、グラウトモルタル組成物及び硬化体 | |
| CZ289735B6 (cs) | Alkalicky aktivované pojivo na bázi latentně hydraulicky aktivních látek | |
| CZ304412B6 (cs) | Popílkový beton | |
| KR101111635B1 (ko) | 탄닌을 이용한 저알칼리 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 블록 | |
| JP7717537B2 (ja) | グラウト材料、グラウトモルタル組成物及び硬化体 | |
| JP2000264712A (ja) | 急硬性セメントコンクリート及び急結性セメントコンクリート | |
| WO2023234041A1 (ja) | セメント材料、セメント組成物、及び硬化体 | |
| CZ2004536A3 (cs) | Popílkový beton a zpusob jeho prípravy geopolymerní reakcí aktivovaného úletového popílku a jeho pouzití | |
| EP4608785A1 (en) | Alkali-activated material | |
| WO2025142342A1 (ja) | 有機酸カルシウム、添加材組成物、及びセメント組成物 | |
| JP2024145223A (ja) | グラウト用超速硬モルタル材料、モルタル硬化体 | |
| WO2023157714A1 (ja) | セメント混和材、セメント組成物、セメントコンクリート |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20200416 |