CZ309516B6 - Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikace - Google Patents
Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikace Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309516B6 CZ309516B6 CZ2022-64A CZ202264A CZ309516B6 CZ 309516 B6 CZ309516 B6 CZ 309516B6 CZ 202264 A CZ202264 A CZ 202264A CZ 309516 B6 CZ309516 B6 CZ 309516B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- weight
- geopolymer
- amount
- cement
- geopolymeric
- Prior art date
Links
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 claims abstract description 51
- 229920003041 geopolymer cement Polymers 0.000 claims abstract description 50
- 239000011413 geopolymer cement Substances 0.000 claims abstract description 50
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L sodium disulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)S([O-])(=O)=O HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 235000010262 sodium metabisulphite Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 23
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 5
- 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 description 3
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 claims description 3
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 abstract 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 46
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 3
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 3
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 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
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- WBHQBSYUUJJSRZ-UHFFFAOYSA-M sodium bisulfate Chemical compound [Na+].OS([O-])(=O)=O WBHQBSYUUJJSRZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000342 sodium bisulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use 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
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/022—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use 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
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/044—Polysilicates, e.g. geopolymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use 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
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/06—Quartz; Sand
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use 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
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/06—Quartz; Sand
- C04B14/062—Microsilica, e.g. colloïdal silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use 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
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use 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
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
- C04B18/141—Slags
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/18—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
- C04B28/26—Silicates of the alkali metals
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Popisuje se rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikace vytvořený na bázi geopolymerního cementu, který 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 geopolymerního cementu, sádra v práškové formě v množství 0,1 až 5 % hmotnosti geopolymerního cementu a/nebo disiřičitan sodný v práškové formě v množství 5 až 10 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a/nebo vysokoviskózní hydroxyethyl celulózu v práškové formě v množství 1 až 3 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a/nebo mikrosiliku o jemnosti 0,1 až 0,3 mn v množství 5 až 15 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a/nebo křemičitý písek o zrnitosti 0,1 až 0,63 mm v množství 5 až 200 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a/nebo uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ± 1 mm a délkou vláken 6 mm v množství 1 až 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Do tloušťky vrstvy geopolymeru se může také vložit 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.
Description
Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikace
Oblast techniky
Vynález se týká kompozitního materiálu na bázi geopolymeru vyztuženého prostřednictvím dalších příměsí, které vylepšují jeho mechanické vlastnosti. Vyztužený 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 také emise CO2 při jejich 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.
Podstata vynálezu
Podstatou je geopolymerní kompozitní materiál se specifickým složením a určitými rozsahy příměsí, které takto připravenému geopolymernímu kompozitu poskytují zlepšené mechanické vlastnosti, díky čemuž je materiál vhodný pro aplikace, při kterých je namáhán, například jako silniční podklad, stavební materiál či materiál pro nanášení ochranných vrstev na budovy či jiné objekty.
Geopolymerní kompozit je vytvořen s příměsemi, vyjádřených v procentech hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Základ kompozitu vždy tvoří geopolymerní cement a alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného v množství tvořícím 65 až 112 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Geopolymerní cement tvoří hlinitokřemičité pojivo na bázi metakaolinu a/nebo mleté vysokopecní granulované strusky a/nebo odletového popílku ve zvoleném jednotkovém množství, vůči tomuto užitému množství geopolymerního cementu je vztahováno a také určováno procentní množství dalších přísad geopolymerního kompozitu. Těmito přísadami kompozitu jsou dále uváděné příměsi, a to bud’ jednotlivě nebo ve vzájemné kombinaci. Hlavní příměsí kompozitu je sádra v práškové formě, která je obsažena v geopolymerním kompozitu vždy, a to v množství tvořícím 0,1 až 5 % použitého množství geopolymerního cementu. Další příměsí kompozitu je křemičitý písek o zrnitosti 0,1 až 0,63 mm v množství 5 až 200 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, dále silika, tvořená nanočásticemi oxidu křemičitého o jemnosti 0,1 až 0,3 pm v množství 5 až 15 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, potom uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 pm s délkou vláken 6 mm v množství 1 až 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Geopolymerní kompozit obsahuje příměs disiřičitanu sodného v práškové formě jakožto emulgátoru v množství 5 až 10 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu, dále příměs vysokoviskózní hydroxyethylcelulózy
- 1 CZ 309516 B6 v práškové formě v množství 1 až 3 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Obvyklé množství použitého aktivátoru se pohybuje okolo 90 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.
Tyto kompozitní směsi je také možno v závislosti na jejich využití vyztužit jednou nebo více zpevňovacími sítěmi z uhlíkových vláken, která v zásaditém prostředí geopolymerní směsi nedegradují. Vhodné jsou sítě s velikostí ok od 10 x 10 mm až do 50 x 50 mm, které jsou vloženy do tloušťky vrstvy geopolymeru a vykazují měrnou hmotnost od 130 do 500 g/m2.
Sádra zajišťuje rychlejší schnutí a lepší adhezi k povrchům, především k těm vertikálním, což směsi se sádrou činí ideálními pro využití jakožto odolných a izolujících omítek. Avšak příliš vysoký obsah sádry (přes 5 %) by vedl k popraskání geopolymeru při schnutí. Dodatečné přísady mohou dále zlepšit užitné vlastnosti geopolymerního materiálu.
Uhlíková mikrovlákna a uhlíkové sítě zlepšují mechanické vlastnosti výsledného geopolymerního kompozitu, disiřičitan sodný slouží jako emulgátor tekuté směsi a urychluje geopolymerizaci a celulóza brání praskání směsi a zvyšuje elasticitu směsi, což zlepšuje možnost nanášení kompozitu na různé povrchy. Písek a silika též zlepšují mechanické vlastnosti geopolymerního kompozitu, přičemž písek zároveň slouží jako plnivo.
Příklady uskutečnění vynálezu
Následující uvedené příklady slouží k jeho objasnění, aniž by jimi byl vynález, jakkoliv omezen.
Příklad 1
Geopolymerní směs měla následující složení. Základ směsi tvořil geopolymerní cement obsahující hlinitokřemičité pojivo na bázi metakaolinu ve zvoleném jednotkovém množství s dalšími příměsemi, kterými jsou alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného v množství tvořícím 90 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a sádra v práškové podobě v množství 4 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Směs je možno využít například jako stavební omítku, kdy se využívá její mechanická odolnost, nízká tepelná vodivost, a především dobrá adheze k vertikálnímu povrchu a rychlé schnutí. Nicméně obsah sádry vyšší než 5 % hmotnosti cementu může vést k praskání geopolymeru. Geopolymer se využije také jako základ pro další směsi, nicméně vlastnosti kompozitu mohou být zlepšeny shora vyjmenovanými dodatečnými přísadami.
Příklad 2
Kompozitní směs obsahovala kromě základních přísad sádru v práškové podobě v množství 4 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, křemičitý písek o velikosti částic v rozmezí od 0,1 do 0,5 mm v množství 100 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a příměs mikrosiliky o jemnosti 0,1 až 0,3 pm v množství tvořícím 10 % hmotnosti geopolymerního cementu. Použité množství alkalického aktivátoru představovalo 90 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.
Podobně jako předchozí kompozitní směs je i tuto směs možné používat například jako omítku s jemným vzhledem, použitá silika a písek navíc geopolymerní směs zpevňuje a zvyšuje její trvanlivost i chemickou odolnost. Písek také slouží jako plnivo a zajišťuje směsi „hrubý“ vzhled.
Příklad 3
Další vytvořená směs obsahovala kromě základních přísad sádru v práškové podobě v množství 4 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, křemičitý písek o velikosti částic v rozmezí
- 2 CZ 309516 B6 od 0,1 do 0,63 mm v množství 100 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a příměs uhlíkových mikrovláken o průměru 6 ± 1 pm o délce vláken 6 mm v množství 2 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Alkalický aktivátor představoval 90 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.
Uhlíková vlákna výrazně zlepšují mechanické vlastnosti geopolymeru, především pevnost v tahu za ohybu, která není u samotného geopolymeru příliš dobrá. V kombinaci s křemičitým pískem a sádrou je možné tuto směs využívat jako stavební materiál nebo odolnější omítku. Uhlíková vlákna bývají obvykle využívána v kombinaci se silikou.
Příklad 4
Další kompozitní směs obsahovala sádru v práškové podobě v množství 4 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, příměs disiřičitanu sodného v práškové formě v množství 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a alkalický aktivátor v množství 90 % hmotnosti užitého geopolymerního cementu. Geopolymerní kompozit obsahoval také geopolymerní cement o zvoleném hmotnostním množství, k jehož zvolené hmotnosti se udává použité množství disiřitanu sodného a křemičitého písku. Disiřičitan sodný slouží jako emulgátor tekuté směsi, vhodný je především pro použití při větším množství dalších přísad v geopolymerním kompozitu.
Příklad 5
Další vhodná geopolymerní směs obsahuje sádru v práškové podobě v množství 4 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a příměs vysokoviskózní hydroxyethylcelulózy v práškové formě v množství 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Alkalického aktivátoru je použito 90 % hmotnosti geopolymerního 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 připravená směs je vhodná pro přípravu bezvadných vrstev geopolymeru či geopolymerů v kombinaci s přísadami, které by neměly vyvolat praskání kompozitu, jako způsobuje příkladně sádra ve větším obsahu než 5 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu.
Příklad 6
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 alkalického aktivátoru a sádru v práškové podobě v množství 4 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Užita je síť z uhlíkových vláken s velikostí ok 20 x 20 mm o měrné hmotnosti 250 g/m2. Uhlíkové sítě obecně zlepšují mechanické vlastnosti geopolymerů, především pevnost v tahu. Jsou vhodné prakticky pro geopolymer jakéhokoliv složení.
Příklad 7
Specifikem této geopolymerní směsi je vysoký obsah jemného křemičitého písku, konkrétně 100 % z hmotnosti použitého geopolymerního cementu, což je nejvyšší obsah ve stanoveném rozsahu. Směs měla následující složení. Geopolymerní cement a alkalický aktivátor v množství 90 % hmotnosti z použitého množství geopolymerního cementu tvoří základní přísady kompozitu. Použitý křemičitý písek o velikosti částic v rozmezí 0,1 až 0,5 mm. Dalšími přísadami jsou mikrosilika o jemnosti 0,1 až 0,3 pm v množství tvořícím 10 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 pm s průměrnou délkou vláken 6 mm v množství 1 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, disiřičitan sodný v práškové formě v množství 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, vysokoviskózní hydroxyethyl celulózy v práškové formě v množství 1 % hmotnosti použitého geopolymerního
- 3 CZ 309516 B6 cementu a sádra v práškové formě v množství 2 % hmotnosti použitého množství geopolymerního 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 současně pro výrazné zlepšení mechanických i užitných vlastností kompozitu.
Příklad 8
Specifikem této geopolymerní směsi je rovněž obsah jemného křemičitého písku, konkrétně 100 % hmotnosti oproti hmotnostnímu obsahu geopolymerního cementu. Geopolymerní cement a alkalický aktivátor v množství 90 % hmotnosti z použitého množství geopolymerního cementu tvoří základní přísady kompozitu. Směs měla následující složení. Mikrosiliku o jemnosti 0,1 až 0,3 μm v množství 10 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 μm s průměrnou délkou vláken 6 mm v množství 1 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, disiřičitan sodný v práškové formě v množství 5 % hmotností použitého geopolymerního cementu, vysokoviskózní hydroxyethylcelulózu v práškové formě v množství 1 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a sádru v práškové formě v množství 3 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu.
Takto připravená geopolymerní směs je též vhodná například jako materiál pro opravu prasklin ve stěnách či jako omítka. Využití všech dodatečných přísad dále zlepšuje mechanické vlastnosti směsi, urychluje schnutí a omezuje praskání geopolymeru. Specifikem této směsi je 3 % obsah sádry.
Příklad 9
Specifikem této geopolymerní směsi je 100 % obsah hrubého křemičitého písku s částicemi okolo 0,63 mm oproti obsahu geopolymerního cementu. Geopolymerní cement a alkalický aktivátor, kterého je použito v množství 90 % hmotnosti z použitého množství geopolymerního cementu tvoří základní přísady kompozitu. Směs měla následující složení. Mikrosiliku o jemnosti 0,1 až 0,3 μm v množství 10 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 μm s průměrnou délkou vláken 6 mm v množství 1 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, disiřičitan sodný v práškové formě v množství 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, vysokoviskózní hydroxyethylcelulózu v práškové formě v množství 1 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a sádru v práškové formě v množství 5 % hmotnosti použitého množství geopolymerního 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.
Specifikem této směsi je 5 % obsah sádry. Vyšší obsah sádry zajišťuje rychlejší schnutí celé směsi a uvedený obsah 5 % představuje její maximální možný podíl. Vyšší obsah sádry by vedl k popraskání povrchu kompozitu při schnutí.
Průmyslová využitelnost
Takto připravené geopolymerní směsi vykazují díky příměsi sádry zlepšenou adhezi k povrchům, včetně těch vertikálních, což umožňuje jejich využití jakožto materiálu pro opravu prasklin ve
- 4 CZ 309516 B6 stěnách, termoizolační vrstvu či obecně jako omítku. Povrch směsi navíc není hrubý. Další přísady dále zlepšují vlastnosti geopolymeru.
Claims (2)
1. Rychletuhnoucí 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 geopolymerního cementu, sádra v práškové formě v množství 0,1 až 5 % hmotnosti geopolymerního cementu a/nebo disiřičitan sodný v práškové formě v množství 5 až 10 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a/nebo vysokoviskózní hydroxyethylcelulózu v práškové formě v množství 1 až 3 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a/nebo mikrosiliku o jemnosti 0,1 až 0,3 mn v množství 5 až 15 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a/nebo křemičitý písek o zrnitosti 0,1 až 0,63 mm v množství 5 až 200 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a/nebo uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ± 1 mm a délkou vláken 6 mm v množství 1 až 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.
2. Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit 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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-64A CZ309516B6 (cs) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-64A CZ309516B6 (cs) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ202264A3 CZ202264A3 (cs) | 2023-03-15 |
| CZ309516B6 true CZ309516B6 (cs) | 2023-03-15 |
Family
ID=85477728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-64A CZ309516B6 (cs) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309516B6 (cs) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ20021011A3 (cs) * | 2002-03-20 | 2003-12-17 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Geopolymerní pojivo na bázi popílků |
| CN101857387A (zh) * | 2010-04-28 | 2010-10-13 | 同济大学 | 脱硫石膏—高钙粉煤灰地聚合物胶凝材料及其制备方法 |
| CZ201537A3 (cs) * | 2015-01-22 | 2016-02-24 | Technická univerzita v Liberci | Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran |
-
2022
- 2022-02-10 CZ CZ2022-64A patent/CZ309516B6/cs unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ20021011A3 (cs) * | 2002-03-20 | 2003-12-17 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Geopolymerní pojivo na bázi popílků |
| CN101857387A (zh) * | 2010-04-28 | 2010-10-13 | 同济大学 | 脱硫石膏—高钙粉煤灰地聚合物胶凝材料及其制备方法 |
| CZ201537A3 (cs) * | 2015-01-22 | 2016-02-24 | Technická univerzita v Liberci | Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ202264A3 (cs) | 2023-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ali et al. | Influence of glass fibers on mechanical and durability performance of concrete with recycled aggregates | |
| Guo et al. | Sulfate resistance of hybrid fiber reinforced metakaolin geopolymer composites | |
| RU2721049C1 (ru) | Холодный бетон | |
| Midhun et al. | Mechanical and fracture properties of glass fiber reinforced geopolymer concrete | |
| CN108546028A (zh) | 一种纳米SiO2和PVA纤维增强地聚合物砂浆的制备方法 | |
| Ganesh et al. | Structural performance of hybrid fiber geopolymer concrete beams | |
| 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 | |
| Bayraktar et al. | Slag/diatomite-based alkali-activated lightweight composites containing waste andesite sand: mechanical, insulating, microstructural and durability properties | |
| CN108892424A (zh) | 一种纳米SiO2和PVA纤维增强地聚合物砂浆 | |
| CN108558310A (zh) | 一种掺加硅灰和聚丙烯纤维的高性能轻骨料混凝土及其制备方法 | |
| CN107500646A (zh) | 一种超轻质超高延性混凝土及其制备方法 | |
| CZ201537A3 (cs) | Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran | |
| CN111675511A (zh) | 一种用于钢筋防锈防腐的地聚物涂层材料及其制作使用方法 | |
| CN106830846A (zh) | 玄武岩纤维再生保温混凝土及其制备方法 | |
| Montes et al. | Influence of activator solution formulation on fresh and hardened properties of low-calcium fly ash geopolymer concrete | |
| CN118851686B (zh) | 一种高强度复合纤维膨胀抗裂剂增强混凝土及其制备方法和应用 | |
| Neupane | Investigation on modulus of elasticity of powder-activated geopolymer concrete | |
| CN107986708A (zh) | 一种沙漠砂钢-pva混杂纤维高性能混凝土 | |
| 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 | |
| CN106699090A (zh) | 一种内墙干粉砂浆 | |
| Parveen et al. | Mechanical properties of geopolymer concrete: A state of the art report | |
| CN110510948A (zh) | 一种高性能轻骨料混凝土及其制备方法 | |
| CZ36122U1 (cs) | Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikace | |
| CZ309393B6 (cs) | Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace |