Geopolymeer beton met hun handen de technologie van compositie volgens een recept in de oudheid
Geopolymeer beton, samenstelling, recept en technologie.
Geopolymeer beton (geopolimer) - bouwmateriaal is bekend sinds de oudheid. Heeft unieke kenmerken: Grote sterkte, duurzaamheid, hoge hechting, een verminderde tijd van vaste kracht, lage thermische geleidbaarheid, enzovoort.
Geopolymeer beton - wat is het? Samenstelling, technologie en recept
Eigenschappen en voordelen van betonnen geopolymeren
Vooruitzichten voor het gebruik van geopolymeerbeton
Oude gebouwen en huizen van geopolymerisatie
Geopolymeer beton - wat is het? Samenstelling, technologie en recept:
Geopolymeer beton (geopolimer) - bouwmateriaal is bekend sinds de oudheid. Heeft hoge sterkte-eigenschappen, is gemaakt van natuurlijke grondstoffen.
Structuur geopolymeer beton lijkt op steen. Maar omdat het ontwerp van dergelijke beton is geen metaal uitrusting.
Een van de belangrijkste componenten van geopolymeer beton is een alkalische vloeistof, en vulstoffen en vulstoffen. De meest geschikte alkalische vloeistoffen voor de productie van geopolymerisatie zijn op basis van alkali-natrium of kalium. Aggregaten en vulstoffen moeten in hun chemische samenstelling aluminiumsilicaatcomponenten bevatten (silica-alumina bindmiddel), d.w.z., het silicium (En) en aluminium (Al). Dergelijke materialen kunnen van de volgende natuurlijke ingrediënten zijn: klei, silica, vliegas, rijstschil, en afvalproductie en metallurgische slakken enz.
Samenstelling geopolymeer beton verschilt van traditioneel beton op basis van cementbindmiddel. Omdat geopolymeer beton een vergeten technologie uit de oudheid is, de exacte samenstelling en formulering met verloren tijd.
Wetenschappers en onderzoekers over de hele wereld voeren experimenten uit met als doel de samenstelling van de componenten geopolymeer betonrecept te reconstrueren om het te verkrijgen.
Zo, een van de wetenschappers stelde de volgende samenstelling geopolymeer beton voor. Het bevat een mix van:
- een aluminosilicaatcomponent,
- component silicaat alkali- of aardalkalimetaal (natrium of kalium of beide metalen),
- hydroxide van alkali- of aardalkalimetaal (natrium of kalium of beide metalen),
vulmiddel,
- en water.
Een andere geleerde stelde een iets andere compositie voor, bestaande uit een mengsel van:
- een bindmiddel dat een of meer materialen bevat gekozen uit de groep bestaande uit reactief aluminiumsilicaat en reactief aardalkalimetaalsilicaat
alkalisch activerend additief, omvattende een waterige oplossing van hydroxide van alkalimetaalsilicaat en alkalimetaal (natrium of kalium of beide metalen);
- een of meer vulstoffen.
Het verschil tussen een tweede uitvoering en de eerste is de aanwezigheid in de samenstelling van de tweede variant van een aardalkalimetaalsilicaat.
Dus, als we bovenstaande compositie vertalen in de heldere en moderne materialen, de samenstelling van geopolymeer beton als volgt:
- vliegas (vliegas, "vliegas") - zij aluminosilicaatcomponent (of aluminiumsilicaat) en aardalkalimetaalsilicaat, en de basis voor de productie van kaliumhydroxide. De chemische samenstelling van vliegas kan tot 75% van SiO2 en Al2O3, en andere oxiden CaO, Fe2O3, SO3, K2O, Na2O, MgO en chloriden. Het aandeel K2O in de as kan oplopen tot 25-35 % (de as van boekweitstro, stengels van zonnebloem). De chemische samenstelling van vliegas is afhankelijk van de verbrande brandstof. Het kaliumoxide vormt bij interactie met water kaliumhydroxide;
- slakken, klei, silica, enzovoort. - aluminiumsilicaatcomponenten, aardalkalimetaalsilicaten en vulstoffen.
Zo, klei is een sedimentair gesteente met een fijnkorrelige en complexe structuur. Het is samengesteld uit verschillende hoeveelheden kaoliniet (Al2O3·2SiO2·2H2O), andalusiet, kyaniet en sillimaniet (Al2O3·SiO2), montmorilloniet (MgO·Al2O3·3SiO2·1. 5H2O), een halloysiet, het (Al2O3·SiO2·H2O), hydrargilliet (Al2O3·3H2O), Verspreiden (Al2O3·H2O), korund (Al2O3), monotreme (0,2[K2MgCa]DE·Al2O3·2SiO2·1. 5H2O), Moskoviet (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O), het verhuren (Al2O3·SiO2·2H2O) en pyrofylliet (Al2O3·4SiO2·H2O).
Silica - een verbinding van silicium en zuurstof (SiO2), wijd verspreid in de natuur.
Slak is een bijproduct van de staalproductie en is een smelt van oxiden (Hoog, MgO, MnO, Lelijk, SiO2, P2O5, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3) met matige hoeveelheden sulfiden, en in sommige gevallen fluoride;
- vloeibaar glas. Waterglas is een waterige alkalische oplossing van natriumsilicaten Na2O(SiO2)n en (of) kalium K2O(SiO2)n. Vloeibaar glas is ook algemeen bekend onder de handelsnaam silicaatlijm;
- kaliumhydroxide of natriumhydroxide (Koh of NaOH). Zoals gewoonlijk as (vliegas), onder andere, bevat het kaliumoxide (van enkele procenten tot tientallen procenten), dan de as aan water toevoegen, het vormt kaliumhydroxide;
- water.
Wat betreft de recept voor het maken van geopolymeer beton, op dit moment, na een reeks tests en experimenten om verkrijg geopolymeer van beton gebruikmakend van verschillende verhoudingen van deze stoffen (vulstoffen en aggregaten, alkalische vloeistoffen, silica-alumina bindmiddel).
Bijvoorbeeld, het volgende recept:
vliegas - 330 gr. slakken - 330 gr. vloeistof glas - 200 gr. kaliumhydroxide - 90 gr. water - 55 gr.
een van beide
vliegas - 750 gr., slakken - 750 gr., vloeistof glas - 250 gr., kaliumhydroxide - 200 gr. water - 130 gr.
Door deze componenten te mengen (vulstoffen en aggregaten, alkalische vloeistoffen, silica-alumina bindmiddel) is de chemische reactie die een polymeer van een tweedimensionaal aluminiumsilicaatraamwerk produceert. Bij synthese van atomen van silicium en aluminium vormen een vaste vertakte polymeerketen -Si-O-Al-O-Si-O-Al-O-, waardoor de geopolymeren qua fysische en mechanische eigenschappen vergelijkbaar zijn met gesteenten.
Chemische reactie ontvangt geopolymeer beton vindt plaats in drie fasen. In de eerste fase, het oplossen van oxiden van silicium en aluminium in een alkalische omgeving - de geconcentreerde oplossing van NaOH of KON. De tweede - de natuurlijke componenten worden opgesplitst in monomeren (atomen, ionen). De derde - de synthese van monomeren in een polymeermateriaal (greep en sluit geopolymerisatie af).
De eigenschappen van geopolymeren, hun structuur en toepassingen geopolymeer van beton afhankelijk van de verhouding Si / Al in de grondstof. Hoe hoger de verhouding, de meer mechanische sterkte en andere unieke eigenschappen heeft geopolimer. Bij een verhouding van 1 bewerk een gewone steen, keramiek, enzovoort. Met een grotere verhouding Si / Al verkregen materialen voor de vervaardiging van brandwerende en bestand tegen hoge temperaturen materialen.
Eigenschappen en voordelen geopolymeer beton:
- hoge druksterkte (komt overeen met betonkwaliteit M500 en meer) en strekken, die na verloop van tijd alleen maar toeneemt. Geopolymeer sterkte van beton vergelijkbaar met sterkte van graniet,
- Met geopolymeer beton kun je hoogbouw bouwen,
- bewerkbaarheid,
- lage krimp die geen voldoende lange tijd nodig heeft om de constructie uit te harden, veroorzaakt stress en leidt tot scheuren
- vorst,
- weerstand tegen herhaalde cycli van bevriezen en ontdooien,
- weerstand tegen temperatuurveranderingen,
- duurzaamheid,
- chemische bestendigheid tegen zuren en agressieve vloeistoffen,
- vuurvastheid. Bestand tegen hitte tot 1300 oC zonder verlies van sterkte-eigenschappen
- ecologische zuiverheid van de productie. Gemaakt van milieuvriendelijke materialen,
- geopolymeer beton veilig voor mens en milieu
- snelle hechting en verminderde sterkte in vergelijking met traditioneel beton op basis van cementbinder - 3 keer. Stel de maximale sterkte van de tijd in 7-10 dagen in plaats van 28 dagen, de tijd ingesteld voldoende kracht 2 dagen in plaats van 7-10 dagen
- hoge corrosieweerstand
- lage thermische geleidbaarheid. Muur van geopolymerisatie 30 cm dikke muur vervangt de traditionele beton op basis van cementbindmiddel met een dikte van 1.25 m.
Vooruitzichten voor het gebruik van geopolymeerbeton:
Elke dag stijgt de vraag naar bouwmaterialen en vooral in beton, het belangrijkste ingrediënt is gewoon Portland-cement.
Momenteel, alleen cementproductie in de Russische Federatie is meer dan 68 miljoen ton per jaar, en concrete producten 30 miljard m 3 per jaar.
echter, cementproductie heeft een negatieve impact op het milieu, draagt bij aan de uitstoot van broeikasgassen in de atmosfeer. Dit feit wordt erkend door veel experts en milieuorganisaties.
Tegelijkertijd is er een enorme hoeveelheid industrieel afval geplaatst met inherente eigenschappen van het cement. Het betreft allereerst de verspilling van de energiesector, vooral het kwaad van vliegas met een laag calciumgehalte, afvalmetallurgie en metallurgische slakken. Deze materialen zijn de basiscomponenten geopolymeer beton.
In Rusland hebben vandaag al honderden miljoenen tonnen van deze materialen verzameld (vliegas, metallurgische slakken, enzovoort.) als afval, die de neiging hebben toe te nemen.
Het gebruik van geopolymeren zal dit in de nabije toekomst gedeeltelijk mogelijk maken, en op middellange termijn cement volledig verlaten, waardoor de afvalindustrie wordt verminderd en de schadelijke effecten op het milieu worden verminderd.
Oude gebouwen en huizen van geopolymeerbeton:
In oude tijden, technologie geopolymeer beton werd veel gebruikt. De piramides van het oude Egypte, de oude stad Machu Picchu, megalithische structuren in Peru en anderen In het pre-revolutionaire Rusland werden door deze technologie de kolommen in de tempels en paleizen van St. Petersburg, enzovoort. echter, met de ontdekking en toepassing van cementtechnologie voor de productie van geopolymeren (de exacte samenstelling en formulering) zijn verloren en vergeten.
Op basis van het feit dat in elk gebied natuurlijke materialen - broncomponenten - geopolymerisatie een eigen unieke verhouding hadden en de samenstelling van Si en Al, en de exacte samenstelling en het recept van geopolymerisatie waren ook uniek voor elk land, land en tijdperk.
Links naar bronnen:
Hier zijn de links naar de bronnen:
https://yandex.ru/patents/doc/RU2006121474A_20071227 ; https://yandex.ru/patents/doc/RU2013132983A_20150127 .
