CZ202264A3 - Quick-setting geopolymer composite for special applications - Google Patents
Quick-setting geopolymer composite for special applications Download PDFInfo
- Publication number
- CZ202264A3 CZ202264A3 CZ2022-64A CZ202264A CZ202264A3 CZ 202264 A3 CZ202264 A3 CZ 202264A3 CZ 202264 A CZ202264 A CZ 202264A CZ 202264 A3 CZ202264 A3 CZ 202264A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- weight
- amount
- cement
- geopolymer
- geopolymeric
- Prior art date
Links
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 hydroxyethvl 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.It describes a fast-setting geopolymeric composite for special applications created on the basis of geopolymeric cement, which contains cement composed of an alumino-silicon binder based on metakaolin and/or ground blast furnace granulated slag and/or fly ash in a selected unit quantity with other additives which are an alkaline activator formed by an aqueous solution sodium or potassium silicate in an amount of 65 to 112% of the weight of the geopolymeric cement used, gypsum in powder form in an amount of 0.1 to 5% of the weight of the geopolymeric cement and/or sodium disulfite in powder form in an amount of 5 to 10% of the weight of the geopolymeric cement used and /or high-viscosity hydroxyethylcellulose in powder form in the amount of 1 to 3% of the weight of the geopolymeric cement used and/or microsilica with a fineness of 0.1 to 0.3 mn in the amount of 5 to 15% of the weight of the geopolymeric cement used and/or silica sand with a grain size of 0 .1 to 0.63 mm in an amount of 5 to 200% of the weight of the geopoly used of cement and/or carbon microfibers with a diameter of 6 ± 1 mm and a fiber length of 6 mm in the amount of 1 to 5% of the weight of the geopolymer cement used. At least one carbon fiber mesh with a mesh size from 10 x 10 mm to 50 x 50 mm with a specific weight of 130 to 500 g/m2 can also be inserted into the thickness of the geopolymer layer.
Description
Rychletuhnoucí geopolymerní kompozit pro speciální aplikaceQuick-setting geopolymeric composite for special applications
Oblast technikyField of technology
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.The invention relates to a geopolymer-based composite material reinforced by additional additives that improve its mechanical properties. Reinforced geopolymer composite is intended for use in applications that require improved mechanical properties compared to conventional geopolymers or concrete.
Dosavadní stav technikyCurrent state of the art
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.Geopolymers are inorganic polymers created by polycondensation of alumino-silicon materials in an alkaline environment, which is usually achieved using special activation solutions consisting of alkali metal hydroxides and oxides. These materials can be of natural (metakaolin) or artificial origin (fly ash). During the reaction, so-called polysialates with a zeolitic structure are formed. This process mimics the natural processes of rock solidification, although it is much faster. Compared to Portland cement (the most commonly used building material), geopolymers have higher compressive strength, resistance to high temperatures, chemical influences, lower energy consumption and CO2 emissions during their production, and lower thermal conductivity. On the other hand, the tensile strength when bending is lower, which makes it suitable to reinforce geopolymers, similar to concrete, whose tensile strength is also not very high.
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.Geopolymer composites can be used as an alternative to concrete, especially in environments where their properties are better utilized. For example, their resistance to high temperatures allows them to be used as molds for casting glass or metals, while their low thermal conductivity and the possibility of their simple foaming allows them to be used in passive fire protection.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
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.The essence is a geopolymer composite material with a specific composition and certain ranges of admixtures, which provide the geopolymer composite thus prepared with improved mechanical properties, which makes the material suitable for applications in which it is stressed, for example as a road base, building material or material for applying protective layers on buildings or other objects.
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 hydroxyethylcelulózyThe geopolymer composite is created with additives, expressed in percentages of the weight of the geopolymer cement used. The basis of the composite is always geopolymer cement and an alkaline activator consisting of an aqueous solution of sodium or potassium silicate in an amount of 65 to 112% of the weight of the geopolymer cement used. Geopolymer cement consists of an alumino-silicon binder based on metakaolin and/or ground blast furnace granulated slag and/or fly ash in a selected unit amount, the percentage of other geopolymer composite additives is related to this amount of geopolymer cement used. These components of the composite are the following additives, either individually or in combination with each other. The main admixture of the composite is gypsum in powder form, which is always included in the geopolymer composite, in an amount of 0.1 to 5% of the amount of geopolymer cement used. Another admixture of the composite is silica sand with a grain size of 0.1 to 0.63 mm in an amount of 5 to 200% of the weight of the geopolymer cement used, as well as silica, consisting of silicon dioxide nanoparticles with a fineness of 0.1 to 0.3 pm in an amount of 5 to 15% of the weight of the used geopolymeric cement, then carbon microfibers with a diameter of 6 ±1 pm with a fiber length of 6 mm in an amount of 1 to 5% of the weight of the used geopolymeric cement. The geopolymer composite contains an admixture of sodium bisulfite in powder form as an emulsifier in the amount of 5 to 10% of the weight of the amount of geopolymer cement used, as well as an admixture of high-viscosity hydroxyethyl cellulose
- 1 CZ 2022 - 64 A3 v práškové formě v množství 1 až 3 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Obvyklé množství použitého aktivátoru se pohybuje okolo 90 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.- 1 CZ 2022 - 64 A3 in powder form in the amount of 1 to 3% of the weight of the geopolymer cement used. The usual amount of activator used is around 90% of the weight of the geopolymer cement used.
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.Depending on their use, these composite mixtures can also be reinforced with one or more reinforcing nets made of carbon fibers, which do not degrade geopolymer mixtures in an alkaline environment. Meshes with mesh sizes from 10 x 10 mm to 50 x 50 mm are suitable, which are inserted into the thickness of the geopolymer layer and have a specific weight of 130 to 500 g/m 2 .
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.Gypsum ensures faster drying and better adhesion to surfaces, especially vertical ones, which makes mixtures with gypsum ideal for use as durable and insulating plasters. However, too high a gypsum content (over 5%) would lead to cracking of the geopolymer upon drying. Additional additives can further improve the utility properties of the geopolymer material.
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.Carbon microfibers and carbon nets improve the mechanical properties of the resulting geopolymeric composite, sodium disulfite serves as an emulsifier of the liquid mixture and accelerates geopolymerization, and cellulose prevents cracking of the mixture and increases the elasticity of the mixture, which improves the possibility of applying the composite to various surfaces. Sand and silica also improve the mechanical properties of the geopolymer composite, while the sand also serves as a filler.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention
Následující uvedené příklady slouží k jeho objasnění, aniž by jimi byl vynález, jakkoliv omezen.The following examples serve to clarify it without limiting the invention in any way.
Příklad 1Example 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.The geopolymer mixture had the following composition. The basis of the mixture was geopolymeric cement containing an alumino-silicate binder based on metakaolin in the selected unit quantity with other additives, which are an alkaline activator consisting of an aqueous solution of sodium or potassium silicate in an amount constituting 90% of the weight of the geopolymeric cement used and gypsum in powder form in an amount of 4% of the weight of the used geopolymer cement. The mixture can be used, for example, as a building plaster, where its mechanical resistance, low thermal conductivity, and above all good adhesion to the vertical surface and quick drying are used. However, a gypsum content of more than 5% by weight of cement can lead to cracking of the geopolymer. Geopolymer is also used as a basis for other mixtures, however, the properties of the composite can be improved by the additional additives listed above.
Příklad 2Example 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.In addition to the basic ingredients, the composite mixture contained gypsum in powder form in an amount of 4% of the weight of the geopolymer cement used, silica sand with a particle size ranging from 0.1 to 0.5 mm in an amount of 100% of the weight of the geopolymer cement used, and an admixture of microsilica with a fineness of 0, 1 to 0.3 pm in an amount constituting 10% of the weight of the geopolymer cement. The amount of alkaline activator used represented 90% of the weight of the geopolymer cement used.
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.Similar to the previous composite mixture, this mixture can also be used, for example, as a plaster with a fine appearance, the silica and sand used additionally strengthen the geopolymer mixture and increase its durability and chemical resistance. The sand also acts as a filler and gives the mixture a "rough" look.
Příklad 3Example 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 rozmezíThe next created mixture contained, in addition to the basic ingredients, gypsum in powder form in an amount of 4% of the weight of the geopolymer cement used, silica sand with a particle size in the range
- 2 CZ 2022 - 64 A3 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.- 2 CZ 2022 - 64 A3 from 0.1 to 0.63 mm in the amount of 100% of the weight of the used geopolymeric cement and an admixture of carbon microfibers with a diameter of 6 ± 1 pm with a fiber length of 6 mm in the amount of 2% of the weight of the used geopolymeric cement. The alkaline activator accounted for 90% of the weight of the geopolymer cement used.
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.Carbon fibers significantly improve the mechanical properties of the geopolymer, especially the tensile strength after bending, which is not very good for the geopolymer itself. In combination with siliceous sand and gypsum, this mixture can be used as a building material or a more durable plaster. Carbon fibers are usually used in combination with silica.
Příklad 4Example 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.Another composite mixture contained gypsum in powder form in an amount of 4% by weight of the used geopolymer cement, an admixture of sodium disulfite in powder form in an amount of 5% by weight of the used geopolymer cement and an alkaline activator in an amount of 90% by weight of the used geopolymer cement. The geopolymer composite also contained geopolymer cement of a selected weight amount, the amount of sodium bisulfate and silica sand used is indicated for the selected weight. Sodium bisulfite serves as an emulsifier of the liquid mixture, it is especially suitable for use with a larger amount of other additives in the geopolymer composite.
Příklad 5Example 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.Another suitable geopolymer mixture contains gypsum in powder form in an amount of 4% by weight of the used geopolymeric cement and an admixture of high-viscosity hydroxyethyl cellulose in powder form in an amount of 5% by weight of the used geopolymeric cement. 90% of the weight of the geopolymer cement is used as an alkaline activator. The basis of the geopolymer is geopolymer cement composed of an alumino-silicon binder based on metakaolin and power plant fly ash. The cellulose used prevents cracking of the geopolymer and also increases the elasticity of the mixture. The mixture prepared in this way is suitable for the preparation of faultless layers of geopolymer or geopolymers in combination with additives that should not cause cracking of the composite, as is caused, for example, by gypsum in a content greater than 5% of the weight of the amount of geopolymer cement used.
Příklad 6Example 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.This example demonstrates the use of a carbon network, which is inserted either into the geopolymer form or into the thickness of the geopolymer layer, or to the surface on which the composite mixture is applied. The composite mixture contains geopolymer cement, 90% of the weight of the geopolymer cement used, alkaline activator and gypsum in powder form in the amount of 4% of the weight of the geopolymer cement used. A carbon fiber net with a mesh size of 20 x 20 mm and a specific weight of 250 g/m 2 is used. Carbon networks generally improve the mechanical properties of geopolymers, especially tensile strength. They are suitable practically for geopolymer of any composition.
Příklad 7Example 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 geopolymerníhoThe specific feature of this geopolymer mixture is the high content of fine silica sand, namely 100% of the weight of the geopolymer cement used, which is the highest content in the specified range. The mixture had the following composition. Geopolymer cement and alkaline activator in the amount of 90% by weight of the amount of geopolymer cement used are the basic ingredients of the composite. Used silica sand with a particle size in the range of 0.1 to 0.5 mm. Other additives are microsilica with a fineness of 0.1 to 0.3 pm in an amount constituting 10% of the weight of the geopolymeric cement used, carbon microfibers with a diameter of 6 ±1 pm with an average fiber length of 6 mm in an amount of 1% of the weight of the geopolymeric cement used, sodium bisulfite in in powder form in the amount of 5% of the weight of the used geopolymer cement, high-viscosity hydroxyethyl cellulose in powder form in the amount of 1% of the weight of the used geopolymer
- 3 CZ 2022 - 64 A3 cementu a sádra v práškové formě v množství 2 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu.- 3 CZ 2022 - 64 A3 of cement and gypsum in powder form in an amount of 2% by weight of the amount of geopolymer cement used.
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.The geopolymer mixture prepared in this way is suitable, for example, as a material for repairing cracks in walls or as a plaster. Additional additives further improve the mechanical properties, speed up drying and limit cracking of the geopolymer. It is advisable to use the mentioned additives at the same time to significantly improve the mechanical and useful properties of the composite.
Příklad 8Example 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.A specific feature of this geopolymer mixture is also the content of fine silica sand, specifically 100% by weight compared to the weight content of geopolymer cement. Geopolymer cement and alkaline activator in the amount of 90% by weight of the amount of geopolymer cement used are the basic ingredients of the composite. The mixture had the following composition. Microsilica with a fineness of 0.1 to 0.3 μm in an amount of 10% by weight of the amount of geopolymeric cement used, carbon microfibers with a diameter of 6 ±1 μm with an average fiber length of 6 mm in an amount of 1% by weight of the amount of geopolymeric cement used, sodium disulfite in powder form in an amount of 5% by weight of the geopolymer cement used, high-viscosity hydroxyethyl cellulose in powder form in an amount of 1% by weight of the geopolymer cement used and gypsum in powder form in an amount of 3% by weight of the amount of geopolymer cement used.
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.The geopolymer mixture prepared in this way is also suitable, for example, as a material for repairing cracks in walls or as a plaster. The use of all additional additives further improves the mechanical properties of the mixture, accelerates drying and reduces cracking of the geopolymer. The specific feature of this mixture is the 3% gypsum content.
Příklad 9Example 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.The specific feature of this geopolymer mixture is the 100% content of coarse silica sand with particles of around 0.63 mm compared to the content of geopolymer cement. Geopolymer cement and alkaline activator, which is used in an amount of 90% by weight of the amount of geopolymer cement used, form the basic ingredients of the composite. The mixture had the following composition. Microsilica with a fineness of 0.1 to 0.3 μm in an amount of 10% by weight of the amount of geopolymeric cement used, carbon microfibers with a diameter of 6 ±1 μm with an average fiber length of 6 mm in an amount of 1% by weight of the amount of geopolymeric cement used, sodium disulfite in powder form in an amount of 5% by weight of the used geopolymeric cement, high-viscosity hydroxyethyl cellulose in powder form in an amount of 1% by weight of the used geopolymeric cement and gypsum in powder form in an amount of 5% by weight of the amount of geopolymeric cement used.
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.The geopolymer mixture prepared in this way is suitable, for example, as a thermal insulation intermediate layer or plaster with a rough appearance, it can also serve, for example, as a basis for mixtures with other additives, for example pebbles to create a natural appearance of the plaster. The application of additional additives to the composite further improves the mechanical properties, accelerates drying and limits cracking of the geopolymer.
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.The specific feature of this mixture is the 5% gypsum content. A higher gypsum content ensures faster drying of the entire mixture, and the stated content of 5% represents its maximum possible proportion. A higher gypsum content would lead to cracking of the composite surface upon drying.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Takto připravené geopolymerní směsi vykazují díky příměsi sádry zlepšenou adhezi k povrchům, včetně těch vertikálních, což umožňuje jejich využití jakožto materiálu pro opravu prasklin veGeopolymer mixtures prepared in this way show improved adhesion to surfaces, including vertical ones, due to the addition of gypsum, which allows their use as a material for repairing cracks in
- 4 CZ 2022 - 64 A3 stěnách, termoizolační vrstvu či obecně jako omítku. Povrch směsi navíc není hrubý. Další přísady dále zlepšují vlastnosti geopolymeru.- 4 CZ 2022 - 64 A3 walls, thermal insulation layer or generally as plaster. In addition, the surface of the mixture is not rough. Other additives further improve the properties of the geopolymer.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-64A CZ309516B6 (en) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Quick-setting geopolymer composite for special applications |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-64A CZ309516B6 (en) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Quick-setting geopolymer composite for special applications |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ202264A3 true CZ202264A3 (en) | 2023-03-15 |
| CZ309516B6 CZ309516B6 (en) | 2023-03-15 |
Family
ID=85477728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-64A CZ309516B6 (en) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Quick-setting geopolymer composite for special applications |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309516B6 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ20021011A3 (en) * | 2002-03-20 | 2003-12-17 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Geopolymeric binding agent based on fly ashes |
| CN101857387B (en) * | 2010-04-28 | 2013-07-17 | 同济大学 | Desulfurized gypsum-high-calcium fly ash geopolymer cementing material and preparation method thereof |
| CZ305741B6 (en) * | 2015-01-22 | 2016-02-24 | Technická univerzita v Liberci | Refractory geopolymeric composite with low bulk specific gravity for structural elements of fire cutoffs |
-
2022
- 2022-02-10 CZ CZ2022-64A patent/CZ309516B6/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ309516B6 (en) | 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 | |
| Şahin et al. | Effect of basalt fiber on metakaolin-based geopolymer mortars containing rilem, basalt and recycled waste concrete aggregates | |
| RU2721049C1 (en) | Cold concrete | |
| Nematollahi et al. | Matrix design of strain hardening fiber reinforced engineered geopolymer composite | |
| Midhun et al. | Mechanical and fracture properties of glass fiber reinforced geopolymer concrete | |
| Mermerdaş et al. | Visual inspection and mechanical testing of fly ash-based fibrous geopolymer composites under freeze-thaw cycles | |
| Fathi et al. | Simultaneous effects of fiber and glass on the mechanical properties of self-compacting concrete | |
| CN108640603A (en) | A kind of Portland cement base glass fiber reinforced cement material and preparation method thereof | |
| Won et al. | Eco-friendly fireproof high-strength polymer cementitious composites | |
| CZ201537A3 (en) | Refractory geopolymeric composite with low bulk specific gravity for structural elements of fire cutoffs | |
| Bayraktar et al. | Slag/diatomite-based alkali-activated lightweight composites containing waste andesite sand: mechanical, insulating, microstructural and durability properties | |
| Kishore | Geopolymer concrete and its strength influencing variables | |
| JP7193437B2 (en) | Geopolymer composition | |
| CN111675511A (en) | Geopolymer coating material for rust prevention and corrosion prevention of reinforcing steel bars and manufacturing and using method thereof | |
| Montes et al. | Influence of activator solution formulation on fresh and hardened properties of low-calcium fly ash geopolymer concrete | |
| Neupane | Investigation on modulus of elasticity of powder-activated geopolymer concrete | |
| Rao et al. | Residual compressive strength of fly ash based glass fiber reinforced high performance concrete subjected to acid attack | |
| CZ202264A3 (en) | Quick-setting geopolymer composite for special applications | |
| Parveen et al. | Mechanical properties of geopolymer concrete: A state of the art report | |
| CZ309421B6 (en) | Anti-vibration geopolymer composite for special applications | |
| CZ20223A3 (en) | Geopolymer composite for special applications | |
| Yu et al. | Properties of concrete containing fly ash and temperature control measures used during construction | |
| CZ36243U1 (en) | Anti-vibration geopolymer composite for special applications | |
| KR101177740B1 (en) | Ultra-high strength light-weight fireproof cement composites and the manufacture as the fireproof construction materials |