Ваше сообщение отправлено. Мы Вам перезвоним!
Вторая индустриализация России

Перезвоните мне!

Закрыть
Главная » Прорывные технологии » Промышленность строительных материалов » Геополимерный бетон, состав, рецепт и технология

Геополимерный бетон, состав, рецепт и технология

  • Array

Геополимерный бетон, состав, рецепт и технология.

 

Ознакомиться с концепциейНовинки технологийФорумТаблица Менделеева

 


Геополимерный бетон (геополимер) – строительный материал, известный с древних времен. Обладает уникальными характеристиками: высокой прочностью, долговечностью, быстрой схватываемостью, сокращенным временем набора прочности, низкой теплопроводностью и пр.

 

Геополимерный бетон – что это такое? Состав, технология и рецепт

Свойства и преимущества геополимерного бетона

Перспективы применения геополимерного бетона

Постройки древности и дома из геополимербетона

 

Геополимерный бетон – что это такое? Состав, технология и рецепт:

Геополимерный бетон (геополимер) – строительный материал, известный с древних времен. Обладает высокими прочностными характеристиками, производится из натурального сырья.

Структура геополимерного бетона напоминает структуру камня. А потому в конструкции такого бетона отсутствует металлическая арматура.

Одними из важнейших составляющих геополимерного бетона являются щелочные жидкости, а также наполнители и заполнители. Наиболее подходящими щелочными жидкостями для производства геополимербетона являются щелочи на основе натрия или калия. Заполнители и наполнители обязательно должны содержать в своем химическом составе алюмосиликатные компоненты (алюмосиликатное вяжущее), т.е. кремний (Si) и алюминий (Al). Такими материалами могут быть следующие природные компоненты:  глина, кремнезем, летучая зола, рисовая шелуха, а также отходы производства – металлургический шлак и др.

Состав геополимерного бетона отличается от традиционного бетона, основанного на цементном вяжущем. Поскольку геополимерный бетон – это забытая технология древности, то его точный состав и рецептура со временем утрачены.

Ученые и исследователи всего мира проводят эксперименты с целью воссоздать состав компонентов геополимерного бетона и рецепт его получения.

Так, одним из ученых предложен следующий состав геополимерного бетона. Он включает в себя смесь:

– алюмосиликатного компонента,

– компонента силиката щелочного или щелочноземельного металла (натрия или калия, или обоих металлов),

– гидроксида щелочного или щелочноземельного металла (натрия или калия, или обоих металлов),

– заполнителя,

– и воды.

Другим ученым-исследователем предложен несколько отличающийся состав, включающий смесь:

– связующего вещества, содержащего один или более материалов, выбранных из группы, которая состоит из химически активного алюмосиликата и химически активного щелочноземельного алюмосиликата,

– щелочную активирующую присадку, содержащую водный раствор гидроокиси щелочных металлов и силиката щелочных металлов (натрия или калия, или обоих металлов);

– один или более заполнителей.

Отличие второго варианта от первого заключается в наличии в составе второго варианта щелочноземельного алюмосиликата.

Таким образом, если перевести вышеуказанный состав в понятные всем современные материалы, то состав геополимерного бетона выглядит следующим образом:

– зольная пыль (зола, “летучая зола”) – она же алюмосиликатный компонент (или алюмосиликат) и щелочноземельный  алюмосиликат, а также основа для производства гидроксида калия. По своему химическому составу зольная пыль может содержать до 75 % SiO2 и Аl2О3, а также иные окислы CaO, Fe2O3, SO3, K2O, Na2O, MgO и хлориды. Доля K2O в золе может доходить до 25-35 % (зола от гречишной соломы, стеблей подсолнечника).  Химический состав золы зависит от сжигаемого вида топлива. Оксид калия при взаимодействии с водой образует гидроксид калия;

– шлак, глина, кремнезем и пр. – алюмосиликатные компоненты, щелочноземельные  алюмосиликаты и заполнители.

Так, глина представляет собой осадочную горную породу с мелкозернистой структурой и сложным составом. В ее состав входят в различных пропорциях каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O), андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3·SiO2), монтмориллонит (MgO·Al2O3·3SiO2·1,5H2O), галлуазит (Al2O3·SiO2·H2O), гидраргиллит (Al2O3·3H2O), диаспор (Al2O3·H2O), корунд (Al2O3), монотермит (0,2[K2MgCa]O·Al2O3·2SiO2·1,5H2O), мусковит (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O), накрит (Al2O3·SiO2·2H2O) и пирофиллит (Al2O3·4SiO2·H2O).

Кремнезем – соединение кремния с кислородом (SiO2), широко встречающееся в природе.

Шлак является побочным продуктом металлургического производства и представляет собой расплав окислов (CaO, MgO, MnO, FeO, SiO2, Р2O5, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3) с некоторым количеством сульфидов, а в ряде случаев фторидов;

– жидкое стекло. Жидкое стекло – это водный щелочной раствор силикатов натрия Na2O(SiO2)n и (или) калия K2O(SiO2)n. Жидкое стекло также широко известно по своему торговому названию как силикатный клей;

гидроксид калия или гидроксид натрия (КОН или NaOH). Поскольку в обычной золе (зольной пыли) среди прочего содержится оксид калия (от нескольких процентов до десятков процентов), то при добавлении золы в воду образуется гидроксид калия;

вода.

Что касается рецептуры изготовления геополимерного бетона, то в настоящее время после проведения серии опытов и экспериментов для получения геополимерного бетона применяют различные соотношения указанных веществ (наполнителей и заполнителей, щелочных жидкостей, алюмосиликатных вяжущих).

Например, предлагается следующий рецепт:

зольная пыль – 330 гр., шлак – 330 гр., жидкое стекло – 200 гр., гидроксид калия – 90 гр., вода – 55 гр.,

либо

зольная пыль – 750 гр., шлак – 750 гр., жидкое стекло – 250 гр., гидроксид калия – 200 гр., вода – 130 гр.

При смешивании указанных компонентов (наполнителей и заполнителей, щелочных жидкостей, алюмосиликатных вяжущих) происходит химическая реакция, в результате которой образуются полимерные двух-трехмерные алюмосиликатные структуры. При синтезе атомы кремния и алюминия образуют прочные разветвленные полимерные цепи -Si-O-Al-O-Si-O-Al-O-, благодаря которым получаемые геополимеры по физико-механическим свойствам сравнимым с горными породами.

Химическая реакция получения геополимерного бетона протекает в три стадии. На первой стадии происходит растворение оксидов кремния и алюминия в щелочной среде – концентрированном растворе NaOH или КOH. На второй – природные компоненты расщепляются на мономеры (атомы, ионы). На третьей – происходит синтез мономеров в полимерные материалы (схватывание и уплотнение геополимербетона).

Свойства геополимеров, их структура и области применения геополимерного бетона зависят от соотношения Si/Al в исходном сырье. Чем больше это соотношение, тем более прочностными характеристиками и другими уникальными свойствами обладает геополимер.  При соотношении 1 получаются обыкновенный кирпич, керамика и пр. При большем соотношении Si/Al получаются материалы для изготовления огнестойких и стойких к воздействию высоких температур материалов.

 

Свойства и преимущества геополимерного бетона:

– высокая прочность на сжатие (соответствует бетону марки М500 и более) и растяжение, которая со временем только повышается. Прочность геополимерного бетона сравнима с прочностью гранита,

 геополимерный бетон позволяет строить многоэтажные здания,

– удобоукладываемость,

малая усадка, что не требует достаточно длительного времени для отвердения конструкции, не вызывает напряжение и не приводит к трещинам,

– морозостойкость,

устойчивость к неоднократным циклам заморозки и разморозки,

– устойчивость к перепадам температуры,

долговечность,

– химическая стойкость к кислотам и агрессивным жидкостям,

огнеупорность. Выдерживает нагрев до 1300 oC без потери прочностных характеристики,

– экологическая чистота производства. Производится из экологически чистых материалов,

 геополимерный бетон безопасен для человека и окружающей среды,

– быстрая схватываемость и сокращенное время набора прочности по сравнению с традиционным бетоном на основе цементного вяжущего – в 3 раза. Время набора максимальной прочности 7-10 дней вместо 28 дней, время набора достаточной прочности 2 дня вместо 7-10 дней,

высокая антикоррозийная стойкость,

– низкая теплопроводность. Стена из геополимербетона толщиной 30 см. заменяет стену из традиционного бетона на цементном вяжущем толщиной 1,25 м.

 

Перспективы применения геополимерного бетона:

С каждым днем возрастает потребность в строительных материалах и прежде всего в бетоне, основным ингредиентом которого является обыкновенный портландцемент.

В настоящее время только производство цемента на территории Российской Федерации составляет более 68 млн. тонн в год, а бетонных изделий – 30 млрд. м 3 в год.

Вместе с тем производство цемента отрицательно влияет на окружающую среду, способствует выбросам парниковых газов в атмосферу. Данный факт признается многочисленными экспертами и экологическими организациями.

В тоже время имеет место огромное количество промышленных отходов с присущими цементными свойствами. В первую очередь это касается отходов энергетической отрасли, в особенности, низкокальциевых зол-уноса, отходов металлургии – металлургического шлака. Данные материалы являются исходными компонентами геополимерных бетонов.

Сегодня в России уже накоплены сотни миллионов тонн указанных материалов (золы-уноса, металлургического шлака и пр.) в качестве отходов, которые имеют тенденцию к увеличению.

Применение геополимеров позволит в ближайшем будущем частично, а в среднесрочном периоде – полностью отказаться от цемента, тем самым сокращая отходы промышленности и снижая вредное воздействие на окружающую среду.

 

Постройки древности и дома из геополимерного бетона:

В древности технология геополимерного бетона использовалась широко. Это пирамиды Древнего Египта, древний город Мачу-Пикчу, мегалитические постройки в Перу и пр. В дореволюционной России по данной технологии изготовлены колонны в храмах и дворцах г. Санкт-Петербурга и пр. Однако с открытием и применением портландцемента технология получения геополимеров (точный состав и рецептура) была утрачена и забыта.

Исходя из того, что встречающиеся в каждой местности природные материалы – исходные компоненты геополимербетона имели свое уникальное соотношение и состав Si и Al, то и точный состав и рецептура приготовления геополимербетона также были уникальными для каждого народа, местности и эпохи.

 



Ознакомиться с концепциейНовинки технологийФорумТаблица Менделеева



карта сайта

геополимерный бетон своими руками в домашних условиях рецепт разработанный в россии технология древности состав купить википедия из глины крамола цена джозефа давидовича
геополимерный бетон купить в москве на основе известняка 1071

comments powered by HyperComments