CZ33566U1 - Termoizolační geopolymerní kompozit - Google Patents

Termoizolační geopolymerní kompozit Download PDF

Info

Publication number
CZ33566U1
CZ33566U1 CZ2019-36526U CZ201936526U CZ33566U1 CZ 33566 U1 CZ33566 U1 CZ 33566U1 CZ 201936526 U CZ201936526 U CZ 201936526U CZ 33566 U1 CZ33566 U1 CZ 33566U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight percent
composite
weight
component
geopolymers
Prior art date
Application number
CZ2019-36526U
Other languages
English (en)
Inventor
Petr Louda
Vladimír Kovačič
Pavlína Hájková
Totka Bakalova
Lukáš Voleský
Van Su Le
Chi Hiep Le
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 CZ2019-36526U priority Critical patent/CZ33566U1/cs
Publication of CZ33566U1 publication Critical patent/CZ33566U1/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
    • C04B14/30Oxides other than silica
    • C04B14/303Alumina
    • 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
    • C04B14/42Glass
    • 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
    • C04B18/06Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08Flue dust, i.e. fly ash
    • 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
    • C04B18/141Slags
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Building Environments (AREA)

Description

Oblast techniky
Technické řešení se tyká termoizolačního geopolymemího kompozitu pro ochranu stavebních konstrukcí za účelem prodloužení času, kdy dojde k dosažení kritické teploty těchto konstrukcí. Geopolymerní kompozit je složen ze žáruvzdorného geopolymemího pojivá, které je dvousložkové, sestávající z pevné složky a z kapalné složky a dále také z vyztužujících struktur.
Dosavadní stav techniky
Geopolymery používané k ochraně stavebních konstrukcí jsou již známé. Jsou založeny na alkalické aktivaci hlinitokřemičitanů. Jejich výchozí směsi jsou založeny na pevné složce v podobě metakaolinu, popílků, vysokopecní strusky, popř. jiných přísad. Tyto výchozí složky jsou aktivovány alkalickými aktivátory. V odborných publikacích je popsán způsob zvyšování pórovitosti geopolymerů. Účelem je příprava žáruvzdorného kompozitu na bázi geopolymerů, který by měl rovněž odpovídající pevnost. Zároveň je snaha o maximální soudržnost kompozitu.
Geopolymerní matrice kompozitu je složena z vytvrzené směsi aluminosilikátů a dalších složek na bázi oxidů křemíku, hliníku a dalších doprovodných prvků. Pro přípravu geopolymerů je typické silně alkalické prostředí, potřebné pro rozpuštění aluminosilikátů. Zvýšením teploty lze rozpuštění hlinitokřemičitanů urychlit. Toto se děje při vypěňování alkalicky aktivovaných aluminosilikátů, protože se jedná o exotermní proces.
Korundové a skleněné duté kuličky, takzvané mikrosféry se používají především jako aditivum do malířských barev, popřípadě malt či betonů za účelem teploodrazného efektu. Keramické mikročástice odráží tepelné záření a brání prostupu tepla přes vrstvu, ve které jsou zabudované. Tím zajišťují rovnoměrné rozložení teploty na zdi.
Patentový spis CZ 305741 B6 „Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran“ se týká žáruvzdorného geopolymemího kompozitu sestávajícího jak z pevné složky, tak z kapalné složky geopolymemího pojivá, tvořícího matrici a dále obsahujícího výztužné struktury, které mají fůnkci plniva. Geopolymerní kompozit je vypěněn hliníkovým práškem.
Zveřejněná patentová přihláška CN 107759150 (A) „Geopolymer heat protection materiál and preparation method and spraying process thereof popisuje geopolymerní materiál pro ochranu před teplem a způsob přípravy materiálu pro geopolymerní tepelnou ochranu ve stavebnictví. Materiál je nanášen nástřikem.
Zveřejněná patentová přihláška CN 107244844 (A) „Green geopolymer thermal-insulation material and preparation method thereof‘ se týká tepelně izolačního materiálu ze zeleného geopolymerů. Tepelně izolační materiál má výhody příznivých tepelně izolačních vlastností, vysoké pevnosti a vysokého využití odpadů a může účinně řešit rozpor mezi ekonomickým vývojem a ochranou životního prostředí.
V užitném vzoru CZ 23528 U „Thermally insulating geopolymeric material based on ceramic aggregates“ se popisuje tepelně izolační geopolymerní hmota, kde se používá keramické kamenivo v množství 44 až 50 kg ve 100 kg hmoty.
V užitném vzoru CZ 23529 U1 „Tepelně izolační geopolymerní hmota na bázi expandovaného perlitu“ se do hmoty zapracuje 9 až 12 kg expandovaného perlitu do celé hmoty geopolymerů.
- 1 CZ 33566 U1
V odborné literatuře se pojem modifikace povrchů stavebních konstrukcí geopolymemím materiálem vyskytuje např. v práci Davidovitse, Any Marii Aguirre-Guerrero, Szymona Sikorski a M. B. Watolly.
Nevýhodou uvedených řešení je, že neobsahují keramické struktury, které mají teploodrazný efekt, snižují objemovou hmotnost a zvyšují pevnost lehčených materiálů.
Podstata technického řešení
Podstatou technického řešení je vypěněný geopolymemí žárově odolný kompozit, který obsahuje dvousložkové geopolymemí pojivo, které se skládá jednak z pevné složky a jednak ze složky kapalné. Tyto dvě složky po smíchání ageopolymemí reakci tvoří gel. Gel zpěvné složky a kapalné složky geopolymemího pojivá představuje v celém geokompozitním systému matrici. Kompozit dále obsahuje plnivo. Jsou používány makro, mikro a nanopartikulámí vyztužující struktury ve formě písku, dutých korundových a/nebo skleněných kuliček, popř. jejich kombinací. Dále to jsou anorganická vlákna, zejména vlákna čedičová či uhlíková a odpadová anorganická vlákna, jak čedičová, tak uhlíková. Do směsi je dále přidán úletový křemík (fumed silica). Celý systém geopolymemího kompozitu je vypěněn práškovým hliníkem.
Cílem technického řešení je vytvoření ohnivzdorného kompozitního systému s obsahem výše uvedené směsi tvořené geopolymemí matricí, která je směsí metakaolinu, úletového elektrárenského popílku nebo vysokopecní strusky jako pevnou složkou a kapalnou složkou tvořenou sodným nebo draselným alkalickým aktivátorem, s pevnou složkou plniva z makro, mikro a nanopartikulámí vyztužující struktury ve formě písku, dutých korundových a/nebo skleněných kuliček, popř. jejich kombinací, tj. písku, úletového křemíku, odpadového čedičového a/nebo recyklovaného uhlíkového vlákenného materiálu. Nízká měrná hmotnost kompozitu je zajištěna vypěněním prostřednictvím práškového hliníku. Geopolymemí kompozit obsahuje 15 až 25 hmotnostních procent složky obsahující metakaolinit, 10 až 20 hmotnostních procent úletového elektrárenského popílku nebo mletou vysokopecní strusku. Směs je aktivována 20 až 40 hmotnostními procenty sodného nebo draselného alkalického aktivátoru.
Geopolymemí kompozit dále obsahuje 16 až 30 hmotnostních procent křemičitého písku, 0,7 až 4 hmotnostní procenta úletového křemíku a 3,5 až 10 hmotnostních procent odpadového čedičového a/nebo recyklovaného uhlíkového vlákenného materiálu. V systému je dále použito 3,5 až 34 hmotnostních procent mikro a nanopartikulámí vyztužující struktury ve formě dutých korundových a/nebo skleněných kuliček, popř. v jejich kombinaci. Uvedené položky představují plnivo kompozitu.
Vytvoření geokompozitu s nízkou měrnou hmotností je zajištěno přidáním 0,5 až 2 hmotnostních procent hliníku buď v čisté formě nebo jako hliníkové pasty. Přidáním hliníku do směsi dojde k vypěnění geokompozitu a tím ke snížení jeho měrné hmotnosti. Proces je exotermní, a proto dochází k rychlému vytvrzení geopolymemího kompozitu.
Připravená směs se hned po přidání hliníku nanáší na konstmkci buď nátěrem nebo stříkáním. Po nanesení směsi dojde k vypěnění geopolymemího kompozitu a zároveň kjeho ztuhnutí exotermním procesem. Tloušťku vrstvy lze regulovat otvorem trysky a počtem vrstev při nástřiku, popř. obvyklými metodami při nanášení. Po vytvrzení kompozitu je povrch upraven nástřikem hydrofóbního přípravku.
Technické řešení představuje inovované složení směsi, z níž sestává geopolymemí kompozit a v možnosti jeho nanášení nátěrem nebo nástřikem s možností regulace výsledné tloušťky vrstvy geopolymemího kompozitu, zajištění nestékavosti kompozitu využitím exotermní reakce a v závěrečné úpravě povrchu kompozitu hydrofobizačním prostředkem.
-2CZ 33566 U1
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1
Nejprve byla připravena geopolymemí směs, kterou tvořilo 55 % hmotnostních pevné složky složené ze suroviny obsahující metakaolinit a mletou vysokopecní strusku a ze 45% hmotnostních procent kapalné složky tvořené draselným vodním sklem se silikátovým modulem SiCUNazO =1,8:1 jako alkalickým aktivátorem.
Pevná složka byla míchána po dobu 5 minut. Tekutá složka byla naředěna vodou v poměru 1:0,3 a poté vmíchána do pevné složky. Dalším mícháním po dobu 5 až 7 minut byl vytvořen gel, který působí jako matrice kompozitu. Jako plnivo kompozitu s geopolymemí matricí byl použit písek v množství 53 hmotnostních procent počítáno vzhledem k hmotnosti matrice a 20 hmotnostních procent dutých korundových mikrokuliček a 5 hmotnostních procent dutých skleněných nanokuliček vzhledem k objemu matrice. Dále byla vmíchána odpadová čedičová vlákna z výroby izolačních čedičových vrstev, resp. sekaná čedičová vlákna v množství 8 procent hmotnostních, úletový křemík v množství 3 procent hmotnostních vzhledem k hmotnosti matrice. Směs byla dále míchána pro dosažení homogenní hmoty. Poté byl do směsi přidán práškový hliník v množství 1 procento hmotnostní vzhledem k hmotnosti matrice a po krátkém míchání byla směs nanesena nátěrem v požadované tloušťce na konstrukční stavební prvek. Zde došlo k vypěnění. Exotermní proces při tuhnutí zajistil, že kompozit z konstrukčního stavebního prvku nestéká.
K plnému vytvrzení a odpaření reakcí vzniklé vody došlo během 7 dnů. Následně byl geopolymemí kompozit opatřen hydrofobizačním nástřikem.
Příklad 2
Příprava geopolymemího kompozitu zůstává stejná, jak je uvedeno v příkladu 1, ale nanášení kompozitu bylo provedeno nástřikem. Další technologický postup je totožný jako v příkladu 1.
Příklad 3
Příprava hmoty matrice zůstává stejná jako v příkladu 1, pouze jako aktivátoru bylo použito sodné vodní sklo. Další technologický postup je totožný jako v příkladu 1.
NÁROKY NA OCHRANU

Claims (3)

1. Termoizolační geopolymemí kompozit jako nátěr či nástřik povrchu stavebních konstmkcí 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, vyznačující se tím, že obsahuje 15 hmotnostních procent až 25 hmotnostních procent složky obsahující metakaolinit, 10 hmotnostních procent až 20 hmotnostních procent úletového elektrárenského popílku nebo mleté vysokopecní strusky, 20 hmotnostních procent až 40 hmotnostních procent sodného nebo draselného alkalického aktivátoru a plnivo tvoří 16 hmotnostních procent až 30 hmotnostních procent křemičitého písku, 0,7 hmotnostních procent až 4 hmotnostní procenta úletového křemíku, 3,5 hmotnostního procenta až 10 hmotnostních procent odpadového čedičového a/nebo recyklovaného uhlíkového vlákenného materiálu a 3,5 hmotnostního procenta až 34 hmotnostních procent dutých korundových a/nebo skleněných mikrokuliček.
-3CZ 33566 U1
2. Termoizolační geopolymemí kompozit podle nároku 1 , vyznačující se tím, že směs obsahuje 0,5 hmotnostního procenta až 2 hmotnostní procenta hliníku buď v čisté formě nebo ve formě hliníkové pasty.
5 3. Termoizolační geopolymemí kompozit podle nároku 1, vyznačující se tím, že finální vrstvu na geopolymemím kompozitu tvoří hydrofobizační prostředek.
CZ2019-36526U 2019-08-19 2019-08-19 Termoizolační geopolymerní kompozit CZ33566U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-36526U CZ33566U1 (cs) 2019-08-19 2019-08-19 Termoizolační geopolymerní kompozit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-36526U CZ33566U1 (cs) 2019-08-19 2019-08-19 Termoizolační geopolymerní kompozit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ33566U1 true CZ33566U1 (cs) 2019-12-20

Family

ID=69063501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-36526U CZ33566U1 (cs) 2019-08-19 2019-08-19 Termoizolační geopolymerní kompozit

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ33566U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105218146B (zh) 一种保温隔音低密度发泡混凝土
CN102167529B (zh) 一种膨胀玻化微珠砂浆包裹聚苯颗粒的保温防火骨料及其制备方法
CN101182168A (zh) 轻质隔热材料及其制备方法
CN104529212B (zh) 一种裹覆轻质骨料的制备方法和应用
CZ305741B6 (cs) Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran
CN103804012B (zh) 一种防火保温材料及其制备方法和应用
CN107043273A (zh) 一种地聚物发泡轻集料混凝土及其制备方法
KR20130032867A (ko) 가소성 내화물과 내화 모르타르
Won et al. Eco-friendly fireproof high-strength polymer cementitious composites
CN107500646A (zh) 一种超轻质超高延性混凝土及其制备方法
CN102303964A (zh) 新型不燃防火复合保温材料
Choi et al. Mix proportion of eco-friendly fireproof high-strength concrete
CN112028649A (zh) 一种节能环保的耐火砖及其制备方法
CN115095095A (zh) 一种无机材包裹聚苯颗粒气凝胶复合保温隔声系统
CN103482936A (zh) 复合泡沫混凝土材料及其方法
CZ33566U1 (cs) Termoizolační geopolymerní kompozit
CN108623232A (zh) 一种聚丙烯纤维增强的胶粉聚苯颗粒保温砂浆的制备方法
JP2018043909A (ja) ジオポリマー組成物、及びジオポリマー硬化体
JP2022543089A (ja) 耐火性材料
CN111087839A (zh) 一种用于钢结构的防火阻燃涂料
JP2017186186A (ja) ジオポリマー組成物、及びジオポリマー硬化体
EP3950636A1 (en) Alkali-activated lightweight composites based on alkali-activated foams and manufacturing process
CN107032688A (zh) 一种保温砂浆及其制备方法
CN114040900B (zh) 防火隔离材料及其生产方法
CZ28052U1 (cs) Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20191220

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20230816