CZ309393B6 - Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace - Google Patents

Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace Download PDF

Info

Publication number
CZ309393B6
CZ309393B6 CZ2022-3A CZ20223A CZ309393B6 CZ 309393 B6 CZ309393 B6 CZ 309393B6 CZ 20223 A CZ20223 A CZ 20223A CZ 309393 B6 CZ309393 B6 CZ 309393B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
cement
amount
geopolymer
cement used
Prior art date
Application number
CZ2022-3A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20223A3 (cs
Inventor
Katarzyna Eva Buczkowska
Buczkowska Katarzyna Eva Ing., Ph.D.
Petr Louda
CSc. Louda Petr prof. Ing.
Piotr Los
Le Van Su
Van Vu Nguyen
Vojtěch Růžek
Vojtěch Ing. Růžek
Original Assignee
Technická univerzita v Liberci
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technická univerzita v Liberci filed Critical Technická univerzita v Liberci
Priority to CZ2022-3A priority Critical patent/CZ20223A3/cs
Publication of CZ309393B6 publication Critical patent/CZ309393B6/cs
Publication of CZ20223A3 publication Critical patent/CZ20223A3/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/044Polysilicates, e.g. geopolymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06Quartz; Sand
    • C04B14/062Microsilica, e.g. colloïdal silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/386Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/14Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24Compositions 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 alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26Silicates of the alkali metals
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Kompozit obsahuje cement složený z hlinitokřemičitého pojiva na bázi metakaolinu a/nebo mleté vysokopecní granulované strusky a/nebo odletového popílku ve zvoleném jednotkovém množství s dalšími příměsemi, kterými jsou alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného v množství tvořícím 65 až 112 % hmotnosti použitého cementu a šamot o velikosti částic v rozmezí 0,1 až 0,5 mm v množství 5 až 120 % hmotnosti užitého cementu a/nebo šamot o velikosti částic v rozmezí 0,05 až 0,1 mm v množství 5 až 80 % hmotnosti použitého cementu. Kromě uvedeného šamotu obsahuje příměs mikrosiliky o jemnosti 0,1 až 0,3 µm v množství tvořícím 5 až 15 % hmotnosti užitého cementu a/nebo uhlíkových mikrovláken o průměru 6 ± 1 µm a délkou vláken 6 mm v množství 1 až 5 % hmotnosti použitého cementu a/nebo disiřičititan sodný v práškové formě v množství 5 až 10 % hmotnosti použitého cementu a/nebo příměs vysokoviskózní hydroxyethyl celulózy v práškové formě v množství 1 až 5 % hmotnosti použitého cementu a/nebo sádru v práškové formě v množství 4 až 5 % hmotnosti použitého cementu.

Description

Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace
Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká kompozitního materiálu na bázi geopolymerního kompozitu upraveného pro speciální aplikace pomocí dalších příměsí, které vylepšují jeho mechanické vlastnosti. Upravený geopolymerní kompozit je určen k využití v aplikacích, které vyžadují zlepšené mechanické vlastnosti oproti běžným geopolymerům či betonům.
Dosavadní stav techniky
Geopolymery jsou anorganické polymery vznikající polykondenzací hlinitokřemičitých materiálů v zásaditém prostředí, kterého se obvykle dosahuje pomocí speciálních aktivačních roztoků tvořených hydroxidy a oxidy alkalických kovů. Tyto materiály mohou být přírodního (metakaoliny) či umělého původu (odletový popílek). Při reakci vznikají tzv. polysialáty se zeolitickou strukturou. Tento proces imituje přírodní procesy vytvrzování hornin, byť je mnohem rychlejší. Geopolymery mají oproti portlandskému cementu (nejčastěji využívanému stavebnímu materiálu) vyšší pevnost v tlaku, odolnost proti vysokým teplotám, chemickým vlivům, nižší spotřebu energie a nižší emise CO2 při výrobě a nižší tepelnou vodivost. Nižší je naopak pevnost v tahu za ohybu, díky čemuž je vhodné geopolymery vyztužit, podobně jako beton, jehož pevnost v tahu též není příliš vysoká.
Geopolymerní kompozity je možné využít jako alternativu betonu, především do prostředí, kde jsou lépe zužitkovány jejich vlastnosti. Například jejich odolnost vůči vysokým teplotám je umožňuje využít jako formy pro odlévání skla či kovů, zatímco jejich nízká tepelná vodivost a možnost jejich jednoduchého vypěnění umožňuje jejich využití v pasivní protipožární ochraně.
Jakožto výztuž pro stavební materiály je možné využívat například kovové tyče nebo vlákna. K výztuži betonu se nejčastěji používají kovové tyče, obvykle vyrobené ze železa nebo oceli, které zlepšují pevnost v tahu a za ohybu výsledného materiálu (železobetonu). Alternativou ke kovovým tyčím jsou pak různé druhy vláken, například skleněná, textilní, uhlíková, čedičová vlákna apod.
Velkou nevýhodou geopolymerů je nemožnost využívat k jejich výztuži materiály, které neodolají jejich silné zásaditosti, například lehké kovy či jejich slitiny nebo sklo. Skelná vlákna je možné využívat k výztuži geopolymerů pouze pokud jsou alkalivzdorná. Pro výztuhu geopolymerů jsou vhodná například uhlíková vlákna, neboť jsou schopna odolat alkalickému prostředí a mají vyšší pevnost v tahu než například skleněná vlákna. Kromě toho jsou nehořlavá, tepelně stabilní, netoxická a lze je recyklovat.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu je geopolymerní kompozitní materiál určený pro speciální aplikace se specifickým složením, které takto připravenému geopolymernímu kompozitu poskytují zlepšené mechanické vlastnosti, díky čemuž je materiál vhodný pro aplikace/při kterých dochází k jeho namáhání, příkladně jako silniční podklad, stavební materiál či materiál pro nanášení ochranných vrstev na budovy či jiné objekty.
Geopolymerní kompozit je vytvořen z cementu složeného z hlinitokřemičitého pojiva na bázi metakaolinu a/nebo mleté vysokopecní granulované strusky a/nebo odletového popílku ve zvoleném jednotkovém množství s dalšími příměsemi kterými v základním složení geopolymeru jsou alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného v množství tvořícím 65 až 112 % hmotnosti použitého cementu a šamot. Šamot je použit ve formě
- 1 CZ 309393 B6 hrubě namletého šamotu o velikosti částic v rozmezí 0,1 až 0,5 mm v množství 5 až 120 % hmotnosti použitého cementu neboje použit šamot ve formě jemně namletého šamotu o velikosti částic v rozmezí 0,05 až 0,1 mm v množství 5 až 80 % hmotnosti použitého cementu. Základní složení geopolymerního kompozitu obsahuje rovněž současnou přítomnost jak hrubě namletého šamotu v uvedeném množství 5 až 120 % použitého množství geopolymerního cementu, tak současnou přítomnost jemně namletého šamotu v uvedeném množství 5 až 80 % použitého množství geopolymerního cementu. Hmotnost aktivátoru je v rozsahu 65 až 112 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, nicméně obvykle je používáno 90 % hmotnosti geopolymerního cementu.
Kromě uvedeného základního složení geopolymerního materiálu může geopolymer obsahovat další příměsi, a to jednotlivě nebo i ve vzájemné kombinaci. Jedná se o příměs mikrosiliky, tvořené nanočásticemi oxidu křemičitého o jemnosti 0,1 až 0,3 pm v množství tvořícím 5 až 15 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.
Další příměsí jsou uhlíková mikrovlákna v množství 1 až 5 % hmotnosti použitého cementu, přičemž uhlíková mikrovlákna vykazují průměr 6 ±0,3 pm s délkou vláken 6 mm.
Disiřičitan sodný v práškové formě jakožto emulgátor v množství 5 až 10 % použitého množství geopolymerního cementu může tvořit další složku geopolymeru, kromě tedy jemně namletého šamotu a/nebo hrubě namletého šamotu. Disiřičitan sodný se přidává do tekuté směsi geopolymeru/a urychluje geopolymerizaci.
Vysokoviskózní hydroxyethylcelulózy v práškové formě tvoři příměs v množství 1 až 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Celulóza brání praskání geopolymeru a zvyšuje melasticitu směsi, což zlepšuje možnost nanášení na různé povrchy.
Nakonec je možno do geopolymerního materiálu přidat sádru v práškové formě v množství 4 až 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Sádra zajišťuje rychlejší schnutí a lepší adhezi k povrchům, především těm vertikálním, nicméně příliš vysoký obsah sádry (přes 5 % z hmotnosti cementu) by vedl k popraskání geopolymeru při schnutí.
Tyto všechny shora uvedené směsi geopolymerního materiálu je též možné, v závislosti na jejich použití a využití, vyztužit alespoň v jedné vrstvě jednou nebo více zpevňovacími sítěmi z uhlíkových vláken s velikostí ok sítě od 10 x 10 mm do 50 x 50 mm o měrné hmotnosti 130 až 500 g/m2. Sítě z uhlíkových vláken jsou vhodné a v zásaditém prostředí geopolymerní směsi nedegradují.
Sítě z uhlíkových vláken a v základu geopolymerního materiálu použitého šamotu zlepšují mechanické vlastnosti výsledného geopolymerního kompozitu. Takovouto síť je možné využít do všech geopolymerních směsí uváděných složení pro zlepšení mechanické odolnosti kompozitu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Následující příklady provedení vynálezu slouží k jeho objasnění, aniž by jimi bylo provedení vynálezu, jakkoliv omezeno.
Všechny geopolymerní kompozitní směsi byly připraveny stejným postupem. Nejprve byl smíchán geopolymerní cement s alkalickým aktivátorem a tato směs byla důkladně promíchána, minimálně po dobu několika minut. Následně byl přidán jemně mletý šamot a/nebo hrubě namletý šamot. Dále byly postupně přidávány jednotlivé uvedené přísady, resp. všechny vyjmenované ostatní přísady, směs byla dále promíchávána a následně nanesena na zkušební plochu a ponechána k vytvrzení při pokojové teplotě, nejméně po dobu jednoho dne. Pokud byla součástí geopolymerní směsi i uhlíková síť, byla nanesena do tloušťky vrstvy spolu s geopolymerním kompozitem.
- 2 CZ 309393 B6
Příklad 1
První geopolymerní směs obsahovala kromě základních přísad pouze jemný šamot o velikosti částic do 0,1 mm v množství 80 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, tvořeného hlinitokřemičitým pojivém na bázi metakaolinu. Použité množství alkalického aktivátoru představovalo 90 % hmotnosti použitého cementu. Geopolymer vykazuje relativně jemnou strukturu, což umožňuje využití této směsi například jako stavební omítky. Vlastnosti směsi mohou být ještě zlepšeny dodatečnou přísadou, resp. dodatečnými přísadami uváděnými a vyjmenovanými výše.
Příklad 2
Další geopolymerní směs obsahovala kromě základních přísad pouze hrubě mletý šamot o velikosti částic v rozmezí od 0,1 do 0,5 mm v množství 100 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Použité množství alkalického aktivátoru představovalo 90 % hmotnosti použitého cementu. Hrubý šamot slouží v geopolymerních směsích jako zpevňující výplň a tuto směs je tedy možno využít například jako stavební omítku s hrubým vzhledem, kdy se využívá její mechanická odolnost a nízká tepelná vodivost. Geopolymer se využije také jako základ pro další směsi, nicméně vlastnosti kompozitu mohou být zlepšeny vyjmenovanými dodatečnými přísadami.
Příklad 3
Další geopolymerní směs obsahovala kromě základních přísad hrubě mletý šamot o velikosti částic v rozmezí od 0,1 do 0,5 mm v množství 80 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a také jemně mletý šamot o velikosti částic do 0,1 mm v množství 70 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, tvořeného hlinitokřemičitým pojivem na bázi metakaolinu a mleté vysokopecní granulované strusky. Užití kompozitu je obdobné jako v příkladu 1 nebo v příkladu 2, záleží na použitém poměrném množství obou šamotů. Použité množství alkalického aktivátoru představovalo 90 % hmotnosti použitého cementu.
Příklad 4
Další odzkoušená směs obsahovala kromě základních přísad hrubě mletý šamot o velikosti částic v rozmezí od 0,1 do 0,5 mm v množství 100 % hmotnosti použitého cementu a příměs mikrosiliky o jemnosti 0,1 až 0,3 μm v množství tvořícím 10 % hmotnosti cementu. Použité množství alkalického aktivátoru představovalo 90 % hmotnosti použitého cementu.
Podobně jako předchozí kompozitní směs je i tuto směs možné používat například jako omítku s hrubým vzhledem, použitá silika navíc geopolymerní směs zpevňuje a zvyšuje její trvanlivost i chemickou odolnost.
Příklad 5
Další vytvořená směs obsahovala kromě základních přísad hrubě mletý šamot o velikosti částic v rozmezí od 0,1 do 0,5 mm v množství 100 % hmotnosti použitého cementu a příměs uhlíkových mikrovláken o průměru 6 ±1 μm o délce vláken 6 mm v množství 2 % hmotnosti použitého cementu. Alkalický aktivátor představoval 90 % hmotnosti použitého cementu.
Uhlíková vlákna výrazně zlepšují mechanické vlastnosti geopolymeru, především pevnost v tahu za ohybu, která není u samotného geopolymeru příliš dobrá. V kombinaci se šamotem je možné tuto směs využívat jako stavební materiál. Uhlíková vlákna bývají obvykle využívána v kombinaci se silikou.
- 3 CZ 309393 B6
Příklad 6
Další kompozitní směs obsahovala na hrubo mletý šamot o velikosti částic v rozmezí od 0,1 do 5 0,5 mm a příměs disiřičitanu sodného v práškové formě. Šamot představoval 100 % hmotnosti použitého cementu, disiřičitan sodný 5 % hmotnosti použitého cementu a alkalický aktivátor 90 % hmotnosti použitého cementu. Geopolymerní kompozit obsahoval také geopolymerní cement o zvoleném hmotnostním množství, k jehož zvolené hmotnosti se udává použité množství disiřitanu sodného a šamotu. Disiřičitan sodný slouží jako emulgátor tekuté směsi, vhodný je 10 především pro použití při větším množství dalších přísad v geopolymerním kompozitu.
Příklad 7
Další vhodná geopolymerní směs obsahuje hrubý šamot a příměs vysokoviskózní 15 hydroxyethylcelulózy v práškové formě v množství 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Hrubě namletého šamotu je v kompozitu obsaženo 100 % hmotnosti použitého cementu a alkalického aktivátoru je použito 90 % hmotnosti cementu. Základ geopolymeru tvoří geopolymerní cement složený z hlinitokřemičitého pojiva na bázi metakaolinu a elektrárenský odletový popílek. Užitá celulóza brání praskání geopolymeru a také zvyšuje elasticitu směsi. Takto 20 připravená směs je vhodná pro přípravu bezvadných vrstev geopolymeru či geopolymeru v kombinaci s přísadami, které mohou vyvolat jejich praskání, příkladně sádra.
Příklad 8
Tento další příklad ukázkové směsi kompozitu obsahuje jemně namletý šamot a sádru v práškové formě. 60 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu tvoří jemně mletý šamot, 5 % hmotnosti použitého cementu tvoří prášková sádra a 90 % hmotnosti použitého cementu tvoří alkalický aktivátor.
Sádra urychluje schnutí cementu a zajišťuje lepší adhezi k pracovnímu povrchu, což činí geopolymerní kompozity s obsahem sádry vhodné pro využití při aplikacích na vertikální povrchy. Příkladem užití jsou omítky, avšak příliš vysoký obsah sádry vede k popraskání geopolymeru (přes 5 %).
Příklad 9
Tento příklad dokládá užití uhlíkové sítě, která je vložena buď do geopolymerní formy nebo do tloušťky vrstvy geopolymeru, resp. na povrch, na který je kompozitní směs nanášena. Kompozitní směs obsahuje geopolymerní cement, 90 % z hmotnosti použitého geopolymerního cementu 40 alkalického aktivátoru a 100 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu hrubě namletý šamot. Užita je síť z uhlíkových vláken s velikostí ok 30 x 30 mm o měrné hmotnosti 250 g/m2. Uhlíkové sítě obecně zlepšují mechanické vlastnosti geopolymeru, především pevnost v tahu. Jsou vhodné prakticky obecně pro geopolymer jakéhokoliv složení.
Příklad 10
Specifikem této geopolymerní směsi je vysoký obsah jemného šamotu, konkrétně 80 % z hmotnosti použitého geopolymerního cementu, což je nejvyšší obsah ve stanoveném rozsahu, a nulový obsah hrubého šamotu. Směs měla následující složení. Geopolymerní cement a alkalický aktivátor 50 v množství 90 % hmotnosti z použitého množství cementu tvoří základní přísady kompozitu.
Použitý šamot o velikosti částic v rozmezí 0,05 až 0,1 mm. Dalšími přísadami jsou mikrosilika o jemnosti 0,1 až 0,3 μm v množství tvořícím 10 % hmotnosti použitého cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ± 1 μm a průměrnou délkou vláken 6 mm v množství 1 % hmotnosti použitého cementu, disiřičitan sodný v práškové formě v množství 5 % hmotnosti použitého 55 cementu, vysokoviskózní hydroxyethylcelulózy v práškové formě v množství 1 % hmotnosti
- 4 CZ 309393 B6 použitého cementu a sádra v práškové formě v množství 5 % hmotnosti použitého množství cementu.
Takto připravená geopolymerní směs je vhodná například jako materiál pro opravu prasklin ve stěnách či jako omítka. Dodatečné přísady dále zlepšují mechanické vlastnosti, urychlují schnutí a omezují praskání geopolymeru. Uvedené přísady je vhodné využívat zároveň pro výrazné zlepšení mechanických i užitných vlastností kompozitu.
Příklad 11
Specifikem této geopolymerní směsi je rovněž obsah jemného šamotu, konkrétně 60 % hmotnosti oproti hmotnostnímu obsahu geopolymerního cementu a také nulový obsah hrubého šamotu. Geopolymerní cement a alkalický aktivátor v množství 90 % hmotnosti z použitého množství cementu tvoří základní přísady kompozitu. Směs měla následující složení. Mikrosiliku o jemnosti 0,1 až 0,3 pm v množství 10 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 pm s průměrnou délkou vláken 6 mm v množství 1 % hmotnosti použitého cementu, disiřičitan sodný v práškové formě v množství 5 % hmotnosti použitého cementu, vysokoviskózní hydroxyethylcelulózu v práškové formě v množství 1 % hmotnosti použitého cementu a sádru v práškové formě v množství 4 % hmotnosti použitého množství cementu.
Takto připravená geopolymerní směs je též vhodná například jako materiál pro opravu prasklin ve stěnách či jako omítka. Využiti dodatečných přísad dále zlepšuje mechanické vlastnosti, urychluje schnutí a omezuje praskání geopolymeru.
Příklad 12
Specifikem této geopolymerní směsi je 100 % obsah hrubého šamotu oproti obsahu geopolymerního cementu a nulový obsah jemného šamotu. Hrubý šamot vykazuje velikost částic v rozmezí 0,1 do 0,5 mm. Geopolymerní cement a alkalický aktivátor v množství 90 % hmotnosti z použitého množství cementu tvoří základní přísady kompozitu. Směs měla následující složení. Mikrosiliku o jemnosti 0,1 až 0,3 pm v množství 10 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 pm s průměrnou délkou vláken 6 mm v množství 1 % hmotnosti použitého cementu, disiřičitan sodný v práškové formě v množství 5 % hmotnosti použitého cementu, vysokoviskózní hydroxyethylcelulózu v práškové formě v množství 1 % hmotnosti použitého cementu a sádru v práškové formě v množství 4 % hmotnosti použitého množství cementu.
Takto připravená geopolymerní směs je vhodná například jako termoizolační mezivrstva či omítka s hrubým vzhledem, též může sloužit například jako základ pro směsi s dalšími příměsemi, příkladně kamínky pro vytvoření přírodního vzhledu omítky. Aplikace dodatečných přísad do kompozitu dále zlepšuje mechanické vlastnosti, urychluje schnutí a omezuje praskání geopolymeru.
Příklad 13
Další geopolymerní směs měla následující složení. Jejím specifikem je kombinování obsahu hrubého šamotu s 60 % hmotnosti zvoleného z obsahu geopolymerního cementu a současného obsahu jemného šamotu s 30 % hmotnosti z obsaženého geopolymerního cementu. Hrubě namletý šamot má velikost částic v rozmezí od 0,1 do 0,5 mm, jemně namletý šamot vykazoval částice v rozmezí 0,05 do 0,1 mm. Alkalického aktivátoru bylo užito 90 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu. Dalšími přísadami kompozitu jsou mikrosilika o jemnosti 0,1 až 0,3 pm v množství 10 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 pm s průměrnou délkou vláken 6 mm v množství 1 % hmotnosti použitého cementu, disiřičitan sodný v práškové formě v množství 5 % hmotnosti použitého cementu,
- 5 CZ 309393 B6 vysokoviskózní hydroxyethylcelulóza v práškové formě v množství 1 % hmotnosti použitého cementu a sádra v práškové formě v množství 4 % hmotnosti použitého množství cementu.
Takto připravená geopolymerní směs je, podobně jako předchozí směs v příkladu 12, vhodná 5 například jako termoizolační mezivrstva či omítka s hrubým vzhledem, též může sloužit například jako základ pro směsi s dalšími příměsemi, například kamínky pro vytvoření přírodního vzhledu omítky. Shora zmíněné přísady kompozitu dále zlepšují mechanické vlastnosti, urychlují schnutí a omezují praskání geopolymeru.
Průmyslová využitelnost
Takto připravené geopolymerní směsi vykazují zlepšené mechanické a termoizolační vlastnosti oproti samotnému geopolymeru, což umožňuje jejich využití například jako mezivrstev pro 15 tepelnou izolaci či materiálu pro opravu prasklin ve stěnách. K tomu jsou vhodné především směsi využívající hrubý šamot. Směsi s jemným šamotem pak mají hladší povrch, díky čemuž jsou vhodné například jakožto odolná a izolující omítka, čemuž napomáhá i vysoká adheze této směsi k vertikálním povrchům.

Claims (7)

1. Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace, vytvořený na bázi geopolymerního cementu, vyznačující se tím, že obsahuje cement složený z hlinitokřemičitého pojiva na bázi metakaolinu a/nebo mleté vysokopecní granulované strusky a/nebo odletového popílku ve zvoleném jednotkovém množství s dalšími příměsemi kterými jsou alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného v množství tvořícím 65 až 112 % hmotnosti použitého cementu a šamot o velikosti částic v rozmezí 0,1 až 0,5 mm v množství 5 až 120 % hmotnosti použitého cementu a/nebo šamot o velikosti částic v rozmezí 0,05 až 0,1 mm v množství 5 až 80 % hmotnosti použitého cementu.
2. Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje příměs mikrosiliky o jemnosti 0,1 až 0,3 pm v množství tvořícím 5 až 15 % hmotnosti použitého cementu.
3. Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje příměs uhlíkových mikrovláken o průměru 6 ±1 pm a délkou vláken 6 mm v množství 1 až 5 % hmotnosti použitého cementu.
4. Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje příměs disiřičitanu sodného v práškové formě v množství 5 až 10 % hmotnosti použitého cementu.
5. Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje příměs vysokoviskózní hydroxyethylcelulózy v práškové formě v množství 1 až 5 % hmotnosti použitého cementu.
6. Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje příměs sádry v práškové formě v množství 4 až 5 % hmotnosti použitého cementu.
7. Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že do tloušťky vrstvy geopolymeru je vložena alespoň jedna síť z uhlíkových vláken s velikostí ok od 10 x 10 mm až do 50 x 50 mm o měrné hmotnosti 130 až 500 g/m2.
CZ2022-3A 2022-01-04 2022-01-04 Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace CZ20223A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-3A CZ20223A3 (cs) 2022-01-04 2022-01-04 Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-3A CZ20223A3 (cs) 2022-01-04 2022-01-04 Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ309393B6 true CZ309393B6 (cs) 2022-11-09
CZ20223A3 CZ20223A3 (cs) 2022-11-09

Family

ID=83899253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2022-3A CZ20223A3 (cs) 2022-01-04 2022-01-04 Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ20223A3 (cs)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA102872C2 (ru) * 2011-06-14 2013-08-27 Публичное Акционерное Общество "Украинский Научно-Исследовательский Институт Огнеупоров Имени А.С. Бережного" Алюмосиликатная бетонная смесь
CZ2019602A3 (cs) * 2019-09-23 2020-07-15 Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. Kompozit s velkou akumulací tepla

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA102872C2 (ru) * 2011-06-14 2013-08-27 Публичное Акционерное Общество "Украинский Научно-Исследовательский Институт Огнеупоров Имени А.С. Бережного" Алюмосиликатная бетонная смесь
CZ2019602A3 (cs) * 2019-09-23 2020-07-15 Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. Kompozit s velkou akumulací tepla

Also Published As

Publication number Publication date
CZ20223A3 (cs) 2022-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Şahin et al. Effect of basalt fiber on metakaolin-based geopolymer mortars containing rilem, basalt and recycled waste concrete aggregates
Nematollahi et al. Matrix design of strain hardening fiber reinforced engineered geopolymer composite
Qin et al. Mechanical properties of basalt fiber reinforced magnesium phosphate cement composites
RU2721049C1 (ru) Холодный бетон
Alomayri et al. Characterisation of cotton fibre-reinforced geopolymer composites
Midhun et al. Mechanical and fracture properties of glass fiber reinforced geopolymer concrete
CN108640603A (zh) 一种硅酸盐水泥基玻璃纤维增强水泥材料及其制备方法
Ganesh et al. Structural performance of hybrid fiber geopolymer concrete beams
CZ201537A3 (cs) Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran
Won et al. Eco-friendly fireproof high-strength polymer cementitious composites
Moosaei et al. Elevated temperature performance of concrete reinforced with steel, glass, and polypropylene fibers and fire-proofed with coating
Kishore Geopolymer concrete and its strength influencing variables
Bayraktar et al. Slag/diatomite-based alkali-activated lightweight composites containing waste andesite sand: mechanical, insulating, microstructural and durability properties
Thirukumaran et al. Utilizing rice husk ash as a bio-waste material in geopolymer composites with aluminium oxide
Montes et al. Influence of activator solution formulation on fresh and hardened properties of low-calcium fly ash geopolymer concrete
Neupane Investigation on modulus of elasticity of powder-activated geopolymer concrete
CZ309393B6 (cs) Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace
CZ309421B6 (cs) Antivibrační geopolymerní kompozit pro speciální aplikace
Gnanasoundarya et al. Experimental study on ternary blended concrete under elevated temperature
CZ36789U1 (cs) Geopolymerní kompozit
CZ309516B6 (cs) Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikace
Rao et al. Residual compressive strength of fly ash based glass fiber reinforced high performance concrete subjected to acid attack
CZ36243U1 (cs) Antivibrační geopolymerní kompozit pro speciální aplikace
CZ309416B6 (cs) Odlehčený tepelně izolační geopolymerní kompozit pro speciální aplikace a způsob jeho výroby
Yu et al. Properties of concrete containing fly ash and temperature control measures used during construction