CZ309720B6 - Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace, vytvořený na bázi geopolymerního cementu - Google Patents
Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace, vytvořený na bázi geopolymerního cementu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309720B6 CZ309720B6 CZ2022-160A CZ2022160A CZ309720B6 CZ 309720 B6 CZ309720 B6 CZ 309720B6 CZ 2022160 A CZ2022160 A CZ 2022160A CZ 309720 B6 CZ309720 B6 CZ 309720B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- weight
- alumino
- geopolymer
- amount
- binder used
- Prior art date
Links
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 70
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 229920003041 geopolymer cement Polymers 0.000 title claims abstract description 7
- 239000011413 geopolymer cement Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 125
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 72
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 72
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 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 8
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract 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 abstract description 4
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 26
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 claims description 16
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 13
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 11
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 10
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 claims description 7
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 7
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 claims description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 39
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 12
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 6
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L sodium disulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)S([O-])(=O)=O HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 235000010262 sodium metabisulphite Nutrition 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- -1 for example Polymers 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 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
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile 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
- C04B14/04—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
- 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
- C04B14/30—Oxides other than 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
- 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
- C04B14/30—Oxides other than silica
- C04B14/305—Titanium oxide, e.g. titanates
-
- 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
- C04B14/30—Oxides other than silica
- C04B14/308—Iron oxide
-
- 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
- C04B14/30—Oxides other than silica
- C04B14/309—Copper oxide or solid solutions thereof
-
- 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
- C04B14/34—Metals, e.g. ferro-silicon
-
- 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
- C04B18/16—Waste materials; Refuse from building or ceramic industry
- C04B18/167—Recycled materials, i.e. waste materials reused in the production of the same materials
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Popisuje se geopolymerní kompozit pro speciální aplikace vytvořený na bázi geopolymerního cementu, který obsahuje hlinitokřemičité pojivo na bázi metakaolinu a/nebo mleté vysokopecní strusky a/nebo odletového popílku ve zvoleném jednotkovém množství a alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného v množství tvořícím 65 % až 112 % hmotnosti užitého hlinitokřemičitého pojiva. Kompozit dále obsahuje mikročástice antimikrobiálně působících kovů či jejich oxidů přidávaných v práškové formě o velikosti v rozsahu od 1 µm do 150 µm a v množství 0,01 % až 10 % hmotnosti užitého hlinitokřemičitého pojiva.
Description
Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace, vytvořený na bázi geopolymerního cementu
Oblast techniky
Vynález se týká geopolymerního kompozitu pro speciální aplikace vytvořeného na bázi geopolymerního cementu, který obsahuje hlinitokřemičité pojivo na bázi metakaolinu a/nebo mleté vysokopecní strusky a/nebo odletového popílku ve zvoleném jednotkovém množství a alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného v množství tvořícím 65 % až 112 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
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 původu (metakaoliny) či umělého původu (odletový popílek, nebo mletá vysokopecní struska). Při reakci vznikají tzv. polysialáty se zeolitickou strukturou. Tento proces imituje přírodní procesy vytvrzování hornin, byť je mnohem rychlejší. Geopolymery mají oproti portlandskému cementu, který je nejčastěji využívaným stavebním materiálem, nižší spotřebu energie a nižší emise CO2 při výrobě, nižší tepelnou vodivost, a naopak vyšší pevnost v tlaku, odolnost proti vysokým teplotám, chemickým vlivům. Nižší je pevnost v tahu za ohybu, proto 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.
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 apod.
Velkou nevýhodou geopolymerů je nemožnost využívat k jejich výztuži materiály, které neodolají jejich silné zásaditosti, například lehké kovy, jejich slitiny, nebo sklo. Skelná vlákna je možné využívat, 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 skelná vlákna. Krom toho jsou nehořlavá, tepelně stabilní, netoxická a lze je recyklovat.
Z CZ 305741 B6 je znám žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran, obsahující dvousložkové geopolymerní pojivo sestávající jednak z pevné složky a jednak z kapalné složky a dále obsahující vyztužující struktury mající funkci plniva. Pevnou složku geopolymerního pojiva tvoří suroviny obsahující metakaolin a/nebo mletá vysokopecní granulovaná struska v množství 35 až 60 % hmotnostních, kapalnou složku geopolymerního pojiva tvoří roztok křemičitanu sodného v množství 35 až 45 % hmotnostních a pevnou složku ve funkci plniva tvoří čedičový vlákenný materiál a/nebo recyklovaný uhlíkový vlákenný materiál a/nebo sekaná skleněná vlákna v množství 1 až 20 % hmotnostních, přičemž poslední složku žáruvzdorného geopolymerního kompozitu tvoří čistý hliníkový prášek nebo hliníková pasta v množství 1 až 2 % hmotnostní.
CZ 34613 U1 popisuje anorganické dvousložkové geopolymerní pojivo pro doplňování betonového podkladu pro interiérové použití, které obsahuje 88 až 94 % hmotnostní geopolymerní složky na bázi metakolinu a strusky, 1 až 2 % hmotnostní vápenného hydrátu a 4 až 11 % hmotnostních odpadu na bázi metakaolinu. Vzhledem ke složení a nutnosti přídavku
- 1 CZ 309720 B6 alkalického aktivátoru v mírném přebytku lze pojivo použít pouze v interiérových podmínkách se stabilními teplotními a vlhkostními podmínkami.
CZ 33566 U1 popisuje geopolymerní kompozit jako nátěr či nástřik povrchu stavebních konstrukcí, zejména z betonových a kovových hmot, obsahující dvousložkové pojivo sestávající jednak z pevné složky a jednak z kapalné složky včetně pevné výztuže s funkcí plniva. Kompozit obsahuje 15 až 25 % hmotnostních metakaolinitu, 10 až 20 % hmotnostních úletového popílku nebo mleté vysokopecní strusky, 20 až 40 % hmotnostních sodného nebo draselného alkalického aktivátoru a plnivo tvoří 16 až 30 % křemičitého písku, 0,7 až 4 % hmotnostní úletového křemíku, 3,5 až 10 % hmotnostních odpadového čedičového a/nebo recyklovaného uhlíkového vlákenného materiálu a 3,5 až 34 % hmotnostních dutých korundových a/nebo skleněných mikrokuliček. Tato směs může obsahovat 0,5 až 2 % hmotnostní hliníku v čisté formě nebo ve formě hliníkové pasty.
Jednou z velkých hrozeb pro geopolymery i beton je mikrobiální degradace, kdy dochází ke kolonizaci jejich povrchu mikroorganismy, především síru oxidujícími bakteriemi, které produkují kyselé sloučeniny a snižují tak pH povrchu geopolymeru, což umožňuje jeho kolonizaci dalšími mikroorganismy, které mohou jeho povrch i vnitřní strukturu chemicky či mechanicky narušovat, což může vést k praskání či drolení geopolymeru, což platí i pro CZ 305741 B6, CZ 34613 U1, CZ 33566 U1 a další známé geopolymerní kompozity.
Cílem vynálezu je tuto nevýhodu odstranit a vytvořit geopolymer odolný proti mikroorganizmům.
Podstata vynálezu
Cíle vynálezu je dosaženo geopolymerním kompozitem pro speciální aplikace vytvořeným na bázi geopolymerního cementu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje mikročástice antimikrobiálně působících kovů nebo jejich oxidů přidávaných v práškové formě o velikosti v rozsahu od 1 pm do 150 pm a v množství 0,01 % až 10 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva. Tím se dosáhne zlepšení antimikrobiálních vlastností kompozitu, což umožňuje jeho využití jako stavebního materiálu, omítek nebo malt do vlhkého prostředí, kde brání mikrobiální degradaci.
Antimikrobiálně působící kovy a/nebo jejich oxidy jsou zvoleny ze skupiny stříbro, měď, nikl, zinek, titan, železo či oxidy těchto kovů, buď samostatně, nebo v kombinaci. Mikročástice antimikrobiálně působících kovů jsou obvykle přidávány v práškové formě. Nejčastěji se přidávaní mikročástice mědi nebo stříbra, přičemž stříbra se přidává menší množství vzhledem k jeho vysokým antimikrobiálním vlastnostem.
Pro zlepšení mechanických vlastností, zejména pevnosti v tahu za ohybu, se přidávají uhlíková mikrovlákna v množství 0,1 % až 5 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
Pro zlepšení chemické odolnosti a trvanlivosti se přidává mikrosilika o jemnosti 0,1 pm až 0,3 pm v množství 0,1 % až 15 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva, která zároveň zlepšuje i mechanické vlastnosti výsledného geopolymerního kompozitu.
Dále lze do tekutých směsí přidávat disiřičitan sodný v práškové formě v množství 0,1 % až 10 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva, který funguje jako emulgátor a jeho použití je vhodné zejména, pokud geopolymerní kompozit obsahuje větší počet příměsí.
Pro zabránění praskání geopolymerního kompozitu se přidává vysokoviskózní hydroxyethylcelulóza v práškové formě v množství 0,1 % až 3 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
Za účelem urychlení schnutí a lepší adheze k povrchu při nanášení se přidává sádra v práškové formě v množství 0,1 % až 5 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
- 2 CZ 309720 B6
Dále lze do směsi přidat písek a/nebo šamot v množství 0,1 % až 150 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva pro zlepšení mechanických a termoizolačních vlastností výsledného kompozitu. Přitom je vzhledem ke zvýšenému objemu výsledného kompozitu vhodné zvýšit podíl mikročástic antimikrobiálně působících kovů a/nebo jejich oxidů.
Pro další zvýšení pevnosti v tahu se do tloušťky vrstvy geopolymeru vkládá alespoň jedna síť z uhlíkových vláken s velikostí ok od 10 mm x 10 mm až do 50 mm x 50 mm o měrné hmotnosti 130 g/m2 až 500 g/m2.
Pro vypěnění se do směsi přidává příměs práškového hliníku v množství 0,1 až 15 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva a kompozit se pro ztuhnutí odlévá do forem nebo vyplňuje duté prostory. Kompozit má zlepšené termoizolační vlastnosti, neboť velká část objemu je nahrazena vzduchem, jehož tepelná vodivost je velmi nízká. K vypěňování dochází díky reakci práškového hliníku s alkalickými látkami ve směsi, například s hydroxidy, při které vzniká vodík, který vytváří v geopolymerní směsi bubliny, díky kterým geopolymerní směs výrazně zvyšuje svůj objem a vypěněná i ztuhne. Přidávání hliníku je doporučeno provádět v dobře větraném prostředí, aby se zamezilo požáru či explozi.
Příklady uskutečnění vynálezu
Geopolymerní kompozit podle vynálezu je vytvořen na bázi geopolymerního cementu, který obsahuje hlinitokřemičité pojivo na bázi metakaolinu a/nebo mleté vysokopecní granulované strusky a/nebo odletového popílku a dále obsahuje alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo křemičitanu draselného v množství tvořícím 65 až 112 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva, přičemž toto základní složení je doplněno příměsí mikročástic kovů a/nebo jejich oxidů s antimikrobiálními vlastnostmi, které jsou zvoleny ze skupiny stříbro, měď, nikl, zinek, titan, železo a/nebo oxidy těchto kovů, buď samostatně, nebo v libovolné kombinaci. Velikost mikročástic se přitom pohybuje v intervalu 1 až 150 pm a přidané množství leží v intervalu 0,01 až 10 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva. Obvyklé množství alkalického aktivátoru je 90 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
Dodatečně je možné do směsi přidat siliku (nanočástice oxidu křemičitého) o hmotnosti v rozsahu 0,1 až 15 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva, uhlíková vlákna s rozsahem hmotnosti 0,1 až 5 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva, vysokoviskózní hydroxyethylcelulózou v práškové formě s hmotnostním rozsahem 0,1 až 3 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva, sádru v práškové formě o hmotnosti 0,1 až 5 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva, disiřičitan sodný o hmotnosti 0,1 až 10 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva, křemičitý písek o zrnitosti 0,1 až 0,63 a o hmotnosti v rozsahu 0,1 až 150 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva a/nebo šamot o hmotnosti v rozsahu 0,1 až 150 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva a vytvořit geopolymerní kompozit požadovaných vlastností.
Geopolymerní kompozit je též možné vypěnit pomocí přidání práškového hliníku, a to o hmotnosti v rozsahu 0,1 až 15 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
Jednotlivé příměsi geopolymerního kompozitu a jejich hmotnostní rozmezí oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva jsou vypsány v následující tabulce.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 65 až 112 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| mikročástice | 0,01 až 10 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| silika | 0,1 až 15 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
- 3 CZ 309720 B6
| uhlíková vlákna | 0,1 až 5 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| disiřičitan sodný | 0,1 až 10 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| celulóza | 0,1 až 3 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| sádra | 0,1 až 5 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| písek | 0,1 až 150 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| šamot | 0,1 až 150 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| práškový hliník | 0,1 až 15 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
Tyto směsi geopolymerního kompozitu lze, v závislosti na využití, vyztužit jednou nebo více zpevňovacími sítěmi z vhodného materiálu, například uhlíku, který v zásaditém prostředí geopolymerní směsi nedegraduje.
Mikročástice antimikrobiálně působících kovů či jejich oxidů zajišťují geopolymernímu kompozitu ochranu před kolonizací mikroorganismy a zvyšují jeho odolnost proti mikrobiálně vyvolávané degradaci. Silika a uhlíková vlákna zlepšují mechanické vlastnosti výsledného geopolymerního kompozitu, disiřičitan sodný slouží jako emulgátor tekuté směsi, sádra zajišťuje rychlejší schnutí a lepší adhezi k povrchům, především těm vertikálním, nicméně příliš vysoký obsah (přes 5 %) by vedl k popraskání geopolymerního kompozitu při schnutí. Celulóza brání praskání a zvyšuje elasticitu směsi, což zlepšuje možnost nanášení na různé povrchy, písek a šamot fungují jako výplň a zlepšují mechanické vlastnosti geopolymerního kompozitu. Uhlíková síť zlepšuje mechanické vlastnosti geopolymerního kompozitu a brání rozpadu struktury v případě prasknutí. Vypěnění zlepšuje tepelně izolační vlastnosti materiálu.
Pro tento druh geopolymerního kompozitu je doporučeno do směsi hlinitokřemičitého pojiva a aktivátoru nejprve přidat mikrovlákna a před přidáním dalších příměsí je důkladně promíchat ještě před přidáním ostatních přísad. Sádru je vhodné přidat až na konec.
Pro ověření uskutečnitelnosti složení a vlastností antimikrobiálního geopolymerního kompozitu podle vynálezu byly realizovány níže uvedené konkrétní příklady směsí podle vynálezu, které slouží k objasnění vynálezu, nikoliv k jeho omezení.
Pro přípravu vzorků byla též využita síť typu HTC 10/15 výrobce Alligard s.r.o s velikostmi ok 10 x 15 mm.
Většina ukázkových směsí obsahuje mikročástice mědi, konkrétně s průměrnou velikostí 35 mikrometrů, které představují příklad komerčně dostupných mikročástic, též označovaných jako práškové kovy.
Příklad 1
První ukázková směs obsahuje kromě základních přísad pouze mikročástice mědi s průměrnou velikostí 35 mikrometrů.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| mikročástice mědi | 2 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
Geopolymerní kompozit vytvořený bez dodatečných příměsí lze využít například jako omítku, nicméně jeho vlastnosti lze dále zlepšit dodatečnými příměsemi.
- 4 CZ 309720 B6
Příklad 2
Další ukázková směs obsahuje mikročástice stříbra s průměrnou velikostí 10 mikrometrů.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| mikročástice stříbra | 0,5 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
Stříbro má jedny z největších antimikrobiálních vlastnosti z kovů. Z toho důvodu jej pro zajištění antimikrobiálních vlastností geopolymerního kompozitu postačuje i nižší koncentrace. Menší mikročástice navíc mají výraznější antimikrobiální vlastnosti, díky vyššímu specifickému povrchu.
Příklad 3
Další ukázková směs obsahuje krom měděných mikročástic ještě uhlíková vlákna.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| mikročástice mědi | 2 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| uhlíková vlákna | 2 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
Uhlíková vlákna výrazně zlepšují mechanické vlastnosti geopolymerního kompozitu, především pevnost v tahu za ohybu. Jsou tedy vhodná, pokud má být geopolymerní kompozit využíván pod jakoukoliv zátěží. Mechanické vlastnosti lze dále zlepšit dalšími přísadami.
Příklad 4
Další ukázková směs obsahuje mikročástice mědi a siliku
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| mikročástice mědi | 2 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| silika | 10 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
Silika je běžně používanou příměsí pro zlepšení mechanických vlastností, chemické odolnosti a trvanlivosti geopolymerního kompozitu.
Příklad 5
Další ukázková směs obsahuje mikročástice mědi a disiřičitan sodný.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| mikročástice mědi | 2 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| disiřičitan sodný | 5 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
- 5 CZ 309720 B6
Disiřičitan sodný funguje v tekuté směsi jako emulgátor a jeho použití je tedy vhodné především v případě, že je v geopolymerním kompozitu větší počet příměsí.
Příklad 6
Další ukázková směs obsahuje mikročástice mědi a celulózu.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| mikročástice mědi | 2 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| vysokoviskózní hydroxyethylcelulóza | 5 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
Vysokoviskózní hydroxyethylcelulóza brání praskání geopolymerního kompozitu a takto připravená směs je tedy vhodná pro přípravu bezvadných vrstev geopolymerního kompozitu nebo v kombinaci s přísadami, které mohou vyvolat praskání (sádra). Též zvyšuje elasticitu směsi a umožňuje její lepší nanášení na vertikální povrchy. Vysokoviskózní hydroxyethylcelulózu je tedy vhodné použít například, pokud má být geopolymerní kompozit použit jako omítka.
Příklad 7
Další ukázková směs obsahuje mikročástice mědi a sádru.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| mikročástice mědi | 2 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| sádra | 4 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
Sádra urychluje schnutí geopolymerního kompozitu a zajišťuje lepší adhezi k povrchu, což opět činí směsi s ní vhodné pro využití při aplikaci na vertikální povrch, například jako omítka, nicméně příliš vysoký obsah (přes 5 %) vede k popraskání geopolymerního kompozitu, a je tedy vhodné používat sádru v kombinaci s příměsemi, které tento jev omezují, například s vysokoviskózní hydroxyethylcelulózou.
Příklad 8
Další ukázková směs obsahuje kromě měděných mikročástic ještě uhlíkovou síť vloženou do geopolymerního kompozitu nebo na povrch, na který je směs nanášena.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| mikročástice mědi | 2 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| uhlíková síť | 1 |
Uhlíkové sítě obecně zlepšují mechanické vlastnosti geopolymerních kompozitů, především pevnost v tahu a jsou vhodné prakticky pro geopolymerní kompozity jakéhokoliv složení.
Příklad 9
- 6 CZ 309720 B6
Další ukázková směs obsahuje krom měděných mikročástic ještě písek a šamot.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| měděné mikročástice | 4 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| písek | 75 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| šamot | 75 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
Písek a šamot slouží jako výplň a zlepšují mechanické a termoizolační vlastnosti geopolymerního kompozitu. V takovém případě je vhodné zvýšit také podíl mikročástic, vzhledem ke zvýšenému objemu výsledného kompozitu.
Příklad 10
Další ukázková směs obsahuje kombinaci výše vyjmenovaných příměsí.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| měděné mikročástice | 4 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| silika | 15 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| uhlíková vlákna | 1 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| disiřičitan sodný | 5 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| celulóza | 1 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| sádra | 5 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| písek | 100 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
Takto připravená směs kombinuje vlastnosti předchozích, především antimikrobiální vlastnosti, tepelně izolační vlastnosti, dobré mechanické vlastnosti, rychlé schnutí a nízkou míru praskání. Takto připravený geopolymerní kompozit je možné použít například jako stavební materiál či antimikrobiální omítku.
Příklad 11
Další ukázková směs obsahuje kombinaci vyjmenovaných příměsí, krom toho obsahuje zároveň měděné a stříbrné mikročástice. Kromě toho je též vyztužena uhlíkovou sítí.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| stříbrné mikročástice | 1 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| měděné mikročástice | 4 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| silika | 15 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| uhlíková vlákna | 1 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| disiřičitan sodný | 5 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| celulóza | 1 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| sádra | 5 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| šamot | 100 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| uhlíková síť | 1 |
- 7 CZ 309720 B6
Geopolymerní kompozity mohou být připravovány s kombinací různých mikročástic antimikrobiálních kovů nebo jejich oxidů, jak bylo uvedeno výše.
Takto připravený geopolymerní kompozit kombinuje vlastnosti předchozích, především antimikrobiální vlastnosti, tepelně izolační vlastnosti, dobré mechanické vlastnosti, rychlé schnutí a nízkou míru praskání. Uhlíková síť dále zlepšuje mechanické vlastnosti.
Příklad 12
Tato ukázková směs obsahuje kromě mikročástic mědi i práškový hliník, který slouží k vypěnění geopolymeru.
| Hmotnostní rozsah oproti hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva | |
| hlinitokřemičité pojivo | |
| aktivátor | 90 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| mikročástice mědi | 2 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
| práškový hliník | 4 % hmotnosti hlinitokřemičitého pojiva |
Vypěněný geopolymer vykazuje výhodné termoizolační vlastnosti, v kombinaci s antimikrobiálními mikročásticemi i dalšími příměsemi jej lze využít například jako vnější tepelnou izolaci.
Průmyslová využitelnost
Takto připravené geopolymerní kompozity mají zlepšené antimikrobiální vlastnosti oproti samotnému geopolymeru, což umožňuje jejich využití jako stavebního materiálu nebo omítek nebo malt do vlhkého prostředí, kde hrozí mikrobiální degradace. Dodatečné příměsi zlepšují mechanické vlastnosti geopolymerního kompozitu. Směs je možné tvarovat pomocí forem, 3D tisku či dalšími metodami a nanášet pomocí nátěru či nástřiku.
Claims (11)
1. Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace, vytvořený na bázi geopolymerního cementu, který obsahuje hlinitokřemičité pojivo na bázi metakaolinu a/nebo mleté vysokopecní strusky a/nebo odletového popílku ve zvoleném jednotkovém množství a alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného v množství tvořícím 65 % až 112 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva, vyznačující se tím, že dále obsahuje mikročástice antimikrobiálně působících kovů či jejich oxidů, přidávaných v práškové formě o velikosti v rozsahu od 1 pm do 150 pm a v množství 0,01 % až 10 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
2. Geopolymerní kompozit podle nároku 1, vyznačující se tím, že antimikrobiálně působící kovy a/nebo jejich oxidy jsou zvoleny ze skupiny stříbro, měď, nikl, zinek, titan, železo či oxidy těchto kovů, buď samostatně, nebo v kombinaci.
3. Geopolymerní kompozit podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále obsahuje příměs uhlíkových mikrovláken v množství 0,1 % až 5 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
4. Geopolymerní kompozit podle libovolného z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že dále obsahuje příměs mikrosiliky o jemnosti 0,1 pm až 0,3 pm v množství 0,1 % až 15 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
5. Geopolymerní kompozit podle libovolného z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že dále obsahuje příměs disiřičitanu sodného v práškové formě v množství 0,1 % až 10 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
6. Geopolymerní kompozit podle libovolného z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že dále obsahuje příměs vysokoviskózní hydroxyethylcelulózy v práškové formě v množství 0,1 % až 3 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
7. Geopolymerní kompozit podle libovolného z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že dále obsahuje příměs sádry v práškové formě v množství 0,1 % až 5 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
8. Geopolymerní kompozit podle libovolného z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že dále obsahuje příměs písku v množství 0,1 % až 150 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
9. Geopolymerní kompozit podle libovolného z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že dále obsahuje příměs šamotu v množství 0,1 % až 150 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
10. Geopolymerní kompozit podle libovolného z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že do tloušťky vrstvy geopolymeru je vložena alespoň jedna síť z uhlíkových vláken s velikostí ok od 10 mm x 10 mm až do 50 mm x 50 mm o měrné hmotnosti 130 g/m2 až 500 g/m2.
11. Geopolymerní kompozit podle libovolného z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že dále obsahuje příměs práškového hliníku v množství 0,1 až 15 % hmotnosti použitého hlinitokřemičitého pojiva.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-160A CZ2022160A3 (cs) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace, vytvořený na bázi geopolymerního cementu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-160A CZ2022160A3 (cs) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace, vytvořený na bázi geopolymerního cementu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ309720B6 true CZ309720B6 (cs) | 2023-08-16 |
| CZ2022160A3 CZ2022160A3 (cs) | 2023-08-16 |
Family
ID=87556516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-160A CZ2022160A3 (cs) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace, vytvořený na bázi geopolymerního cementu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2022160A3 (cs) |
Citations (5)
| 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 |
| CZ2009377A3 (cs) * | 2009-06-11 | 2010-12-22 | Výzkumný@ústav@anorganické@chemie@@a@@s | Antibakteriální@anorganické@pokrytí@na@bázi@geopolymeru@a@zpusob@jeho@výroby |
| CZ201537A3 (cs) * | 2015-01-22 | 2016-02-24 | Technická univerzita v Liberci | Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran |
| US20210061712A1 (en) * | 2018-03-14 | 2021-03-04 | The University Of British Columbia | Composite structural material compositions resistant to biodegradation |
-
2022
- 2022-04-20 CZ CZ2022-160A patent/CZ2022160A3/cs unknown
Patent Citations (5)
| 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 |
| CZ2009377A3 (cs) * | 2009-06-11 | 2010-12-22 | Výzkumný@ústav@anorganické@chemie@@a@@s | Antibakteriální@anorganické@pokrytí@na@bázi@geopolymeru@a@zpusob@jeho@výroby |
| 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 |
| US20210061712A1 (en) * | 2018-03-14 | 2021-03-04 | The University Of British Columbia | Composite structural material compositions resistant to biodegradation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2022160A3 (cs) | 2023-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Deb et al. | Drying shrinkage of slag blended fly ash geopolymer concrete cured at room temperature | |
| US4115135A (en) | Composition and method for producing glass reinforced cement products | |
| Adesanya et al. | A study of the permeability and acid attack of corn cob ash blended cements | |
| US3203813A (en) | Thermal insulating material, composition and process for making the same | |
| EP1801084A1 (en) | Fly-ash concrete compositon, method of preparation by geo-polymeric reaction of activated fly-ash and its use. | |
| CZ201537A3 (cs) | Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran | |
| Gulzar et al. | Influence of jute fiber on tensile, electrical, and permeability characteristics of slag concrete: a better, cheaper, and eco-friendly substitute for conventional concrete | |
| JP7193437B2 (ja) | ジオポリマー組成物 | |
| Neupane | Investigation on modulus of elasticity of powder-activated geopolymer concrete | |
| CZ309720B6 (cs) | Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace, vytvořený na bázi geopolymerního cementu | |
| Patil et al. | Chloride penetration resistance and behaviour under acid attack of metakaolin and silica fume based composite fiber (glass and polypropylene) reinforced high performance concrete | |
| JP2017186186A (ja) | ジオポリマー組成物、及びジオポリマー硬化体 | |
| WO2020101631A1 (ru) | Теплоизоляционный неавтоклавный ячеистый бетон | |
| CZ36789U1 (cs) | Geopolymerní kompozit | |
| CZ309421B6 (cs) | Antivibrační geopolymerní kompozit pro speciální aplikace | |
| CZ20223A3 (cs) | Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace | |
| CZ202294A3 (cs) | Odlehčený tepelně izolační geopolymerní kompozit pro speciální aplikace a způsob jeho výroby | |
| EP2789594A1 (en) | Composite material and method of manufacturing thereof | |
| Yu et al. | Properties of concrete containing fly ash and temperature control measures used during construction | |
| CZ202264A3 (cs) | Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikace | |
| CZ36243U1 (cs) | Antivibrační geopolymerní kompozit pro speciální aplikace | |
| Patil et al. | Behaviour of fly ash and metakaolin based composite fiber (Glass and polypropylene) reinforced high performance concrete under acid attack | |
| KR101177740B1 (ko) | 초고강도 경량 내화건축조성물 및 그를 이용한 내화건축재 제조방법 | |
| CZ36121U1 (cs) | Stavební prvek, zejména stavební tvarovka | |
| GB1602241A (en) | Composition and method for producing glass reinforced cement products |