Геополимерный бетон

Рецепт замеса геополимерного бетона в домашних условиях

Геополимерный бетон

В 78 году XIX века химик Joseph Davidovits ввёл понятие «геополимер». Вещество напоминает обычный цементный материал, но владеет более высокими эксплуатационными характеристиками. По своей структуре оно имеет большое сходство с природным камнем.

Этот материал для строительства применяется недавно, но такие исторические архитектурные строения, как Египетские пирамиды, выстроены из блоков, которые очень напоминают геополимерный бетон. Значит, рецепты геобетона знали ещё задолго до нашей эры.

Структура геополимерного бетона

Прежде чем перейти к рецепту геополимерного бетона, стоит разобраться в его структуре. Что входит в состав этого материала? На замену песку, щебню и гравию в качестве заполнителя пришли шлак и летучая зола, а связующими компонентами послужили жидкое стекло и разбавленный водой гидроксид калия.

Нужные составляющие:

  • Шлак — отходы от выплавки металла. При получении полибетона он является обязательным веществом.
  • Зольная пыль получается при сжигании твёрдого топлива. Добавление её в бетон намного увеличивает прочность возводимого строения.
  • Жидкое стекло — бесцветные кристаллы силикатов калия или натрия. При хранении очень важно оберегать от влаги. Контактируя с воздухом, водный щелочной раствор силикатов натрия и калия впитывает пар и расплывается.
  • Гидроксид калия, как и предыдущий компонент, при соприкосновении с воздухом тоже расплывается. По этой причине его нужно распаковывать перед тем, как начинать делать раствор. Так как это вещество очень вредное, работать с ним нужно только с применением средств защиты — респираторов, очков и рукавиц.

Большой вред материал принесёт при попадании на слизистые оболочки или в глаза.

Рецепт смеси

Можно приготовить геополимерный бетон своими руками в домашних условиях, если иметь хорошее основание из знаний по химии и физике и достать нужные материалы. Рецепт для замеса 0,4 литра геобетона своими руками таков:

  • Триста грамм зольной пыли.
  • Триста грамм шлака.
  • Восемьдесят грамм 45% КОН.
  • Сто грамм воднощелочного раствора силикатов натрия и калия.
  • Пятьдесят два грамма воды.

Для затвердения бетона должен соблюдаться температурный режим + 80 градусов. За сутки состав затвердеет на 110 МПа. А для полного застывания может уйти от семи до десяти дней. У обычного бетона на это уйдёт до 28 дней. Изготовление геобетона своими руками аналогично приготовлению обычного бетона. В бетономешалку загружают небольшое количество цемента и воду.

На следующем этапе в одинаковых пропорциях загружается шлак и зольная пыль, и все хорошо перемешивается. Затем добавляют полимерные материалы, и все опять перемешивается до достижения необходимой консистенции. В качестве полимерных составляющих могут служить водорастворимые смолы или ПВА определённой консистенции. Поливиниловый спирт, который входит в ПВА, является вяжущим составляющим.

При изготовлении геобетона самостоятельно можно добавлять органические полимеры, но не более пятой части от всей массы цемента. При введении в раствор смол, растворяемых в воде, геобетон получится лучшего качества. Все указанные составляющие свободно можно купить в строительных магазинах.

Преимущества материала

Основным плюсом геобетона является создание гладкой поверхности, прочность которой только увеличивается с годами.

Промышленный метод изготовления материала заключается в смешивании при низких температурах нужных составляющих в точных пропорциях, что позволяет геобетону иметь такие качества, как:

  • Устойчивость к коррозии.
  • Высокий уровень огнеупорности. Геобетон способен выдержать температуру до 1316 градусов.
  • Качественную устойчивость при растяжении и сжатии.
  • Стойкость к воздействию кислот и других агрессивных веществ.
  • Незначительная степень усадки.
  • Малый объем выделения газов, которые создают парниковый эффект.
  • Практически непаропроницаемый.
  • Податливость при механических воздействиях, даже алмазными кругами.

Все свойства этого вещества были получены при сравнении со стандартными бетонными материалами.

Нюансы приготовления и использования

Рыночная оценка готовой смеси на основе полимеризации будет выше, чем у бетонного варианта из Portland cement. Раствор схватывается довольно быстро, а для замедления процесса в рецепт включают Тетраборат натрия.

При смешивании составляющих геополимерного бетона выделяется тепло, и это нужно учитывать при подборе ёмкости для замеса. При необходимости быстрого застывания бетона в опалубке прокладывают электролиты.

Это уникальный материал, предназначенный для выполнения различных строительных работ. За несколько десятилетий он сумел отлично зарекомендовать себя на строительных площадках разной степени сложности.

Этот материал также помогает решить не менее важную задачу утилизации отходов производства. Благодаря геобетону изготовляются монолиты различной формы, не наносящие вреда окружающей среде.

Источник: https://TvoiDvor.com/beton/retsept-zamesa-geopolimernogo-betona-v-domashnih-usloviyah/

Геополимерный бетон

Геополимерный бетон

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 и рецепт

Свойства и преимущества

Перспективы применения геополимерного бетона

Постройки древности из геополимербетона

Геополимерный бетон — что это такое? Состав и рецепт:

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

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 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.

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

Состав геополимерного бетона отличается от традиционного бетона, основанного на цементном вяжущем. В состав геополимерного бетона входит:

— зольная пыль (зола),

— шлак, глина, кремнезем и пр.,

— жидкое стекло (K2SiO3);

— гидроксид калия или натрия (КОН или NaOH)

— вода.

Точная рецептура изготовления геополимерного бетона со временем утрачена. В настоящее время после проведения серии опытов и экспериментов применяют различные соотношения указанных веществ.

Например,

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 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 сравнимы 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 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.

Не так давно проведены испытания применения геополимерного бетона при печати на мобильном 3d строительном принтере.

Свойства и преимущества:

— 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:

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 ней 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.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЙ

ЗВОНИТЕ: +7-908-918-03-57

либо воспользуйтесь поиском аналогов технологий:

ПОИСК АНАЛОГОВ ТЕХНОЛОГИЙ

или пиши нам здесь…

карта сайта

Войти    Регистрация

Виктор Потехин

Поступил вопрос касательно санации трубопровода. Дан ответ. В частности указана более инновационная технология.

2018-05-17 18:10:26Виктор Потехин

Поступил вопрос касательно сотрудничества, а именно: определения направлений развития предприятия и составления планов будущего развития. В настоящее время ведутся переговоры. Будет проанализирована исходная информация, совместно выберем инновационные направления и составим планы.

2018-05-18 10:34:05Виктор Потехин

Поступил вопрос касательно электрохимических станков. Дан ответ.

2018-05-18 10:35:57Виктор Потехин

Поступил вопрос относительно пиролизных установок для сжигания ТБО. Дан ответ. В частности, разъяснено, что существуют разные пиролизные установки: для сжигания 1-4 класса опасности и остальные. Соответственно разные технологии и цены.

2018-05-18 11:06:55Виктор Потехин

К нам поступают много заявок на покупку различных товаров. Мы их не продаем и не производим. Но мы поддерживаем отношения с производителями и можем порекомендовать, посоветовать.

Источник: http://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/geopolimernyiy-beton/

Использование и изготовление геополимерного бетона

Геополимерный бетон

Невозможно представить современное строительство без использования такого материала, как бетон. Он широко применяется при постройке зданий, фундаментов, сооружений различной сложности. Бетон – универсальный материал, поэтому он имеет различные составы и качество.

Геополимерный бетон имеет ряд преимуществ перед обычным бетоном, прежде всего это экологически чистый строительный материал.

В связи с постоянным прогрессом и развитием нанотехнологий, учеными был разработан инновационный вид бетона – геополимерный бетон. Стоимость такого материала в разы, а то и в десятки раз ниже традиционного. Благодаря своему составу он отличается своей экологичностью (в производстве используются только натуральные компоненты).

Различают следующие виды бетона:

  • в зависимости от сферы использования (дорожные, звукопоглощающие, жаростойкие, декоративные, для промышленных и жилых зданий);
  • в зависимости от плотности состава (особо легкий – до 500 кг/м3, легкий – 500-1800 кг/м3, тяжелый – 1800-2500 кг/м3 и особо тяжелый – свыше 2500 кг/м3);
  • в зависимости от степени связуемости (гипсовый, силикатный, цементный, шлакощелочной);
  • в зависимости от степени жесткости, согласно ГОСТ: сверхжесткие, жесткие и подвижные.

Свойства и структура

Геополимер состоит из смеси зольной пыли, шлака, жидкого стекла и других реагентов.

Геополимерный бетон по своей структуре очень похож на натуральный камень, поэтому сооружать здания из этого материала своими руками быстро и несложно. К тому же из него можно выливать различные фигуры.

В настоящее время геополимер, из-за его замечательных свойств, хорошо используют в архитектуре и искусстве для создания статуй и колонн.

Материал не подвержен коррозии, растрескиванию и не поддается разрушительному воздействию окружающей среды.

Ниже приведены отличия и преимущества геополимерного бетона: высокая прочность материала, низкая проницаемость (как у гранита), устойчивость к высоким температурам – негорючий материал, высокая скорость отвердевания (в 2-3 раза выше по сравнению с обычным), дешевое производство (в составе – зола), большая устойчивость к низким температурам, замораживанию и размораживанию.

Рецепт геополимерного бетона своими руками разработал ученый Эрез Эллоче из университета Луизианы.

Египетский геополимер имел следующий состав: ил из Нила, гравий известняка, поваренная соль, зола и дробленая известь.

Однако многие ученые утверждают, что он использовался еще при строительстве египетских пирамид. Ученый-химик Иосиф Давидович раскрыл и описал рецепт приготовления египетского геополимерного бетона.

В его состав входили: в равных пропорциях растертые в пыль (около 5 %) ил из Нила и гравий известняка, поваренная соль, зола и дробленая известь (в небольшом количестве).

При добавлении в цемент даже 1% органического связующего существенно увеличивается прочность получаемого раствора.

Так как ученые только исследуют и разрабатывают наиболее подходящий состав, точных пропорций ингредиентов в официальных документах опубликовано не было.

Однако довольно большое количество “самостоятельных” строителей экспериментируют с тем, как можно изготовить геополимерный бетон из доступных компонентов своими руками.

В действительности это возможно, достаточно только иметь определенные знания в области химии, физики и желание экспериментировать.

Рецепт геополимерного бетона

Схема опалубки для бетонной плиты: 1 — поперечный брус, 2 — продольный брус, 3 — фиксирующий паз, 4 — клин, 5 — металлическая скоба, 6 — дно.

Этот рецепт хорошо зарекомендовал себя.

Для приготовления 1 литра смеси вам понадобятся:

  1. 160 г гидроксида калия (КОН).
  2. 200 г жидкого стекла 60% (K2SiO3).
  3. 540 г золы (“летучая зола”).
  4. 100 г воды.

Используемые инструменты и емкости:

  • средства защиты от агрессивных веществ (перчатки, очки, халат, шапка, респиратор);
  • емкость для смешивания ингредиентов (при смешивании раствор выделяет тепло, поэтому наиболее оптимальным вариантом будет использование стеклянной емкости);
  • деревянная лопатка для размешивания (или любая палка, не вступающая в реакцию с щелочами);
  • электронные весы (соблюдение правильных пропорций очень важно, для изготовления небольших порций можно использовать обычные кухонные весы);
  • форма для отливания бетона (для более быстрого застывания бетона можно соорудить опалубку и протянуть в нем электролиты).

Все ингредиенты довольно легко найти в продаже. Большинство из них можно найти в сельскохозяйственных магазинах. Рассмотрим, какими свойствами должен обладать каждый из ингредиентов и какова процедура приготовления бетона своими руками.

Смешивание компонентов стоит производить аккуратно, быстро, при низкой температуре.

Схема опалубки для фундамента.

Гидроксид калия – гигроскопичные бесцветные кристаллы, при попадании воздуха быстро “расплываются”. Поэтому хранить нужно их во влагонепроницаемой защитной упаковке и распаковывать перед самым использованием.

Компонент очень агрессивен, негативно воздействует на слизистые оболочки, кожу и все материалы органического происхождения (оставляет сильные ожоги). Особенно опасен гидроксид калия попаданием даже малейших частиц в глаза и на слизистые оболочки органов человека.

Поэтому обязательно все работы с КОН необходимо проводить в специальных защитных очках и перчатках.

Жидкое стекло (метасиликат калия) представляет собой также гигроскопичные бесцветные кристаллы. Это неорганическое соединение, смесь щелочного калия и метакремниевой кислоты. Данный компонент можно без проблем приобрести в сельскохозяйственных магазинах, так как метасиликат калия активно применяют для удобрения различных культур.

Геополимерный бетон затвердевает в течение 28 дней.

Летучая зола представляет собой золу, уносимую из топки продуктами сгорания твердого топлива. Учеными доказано, что увеличение содержания в бетоне золы до 75% улучшает прочность и долговечность сооружений. Золу можно без проблем приобрести в сельскохозяйственном магазине. Однако это вещество вызывает много опасений из-за своей экологичности.

Охлажденную воду, можно и комнатной температуры, следует аккуратно и быстро влить в смешанный порошок, состоящий из всех ингредиентов. Не забывайте постоянно интенсивно помешивать раствор до получения однородной массы. При смешивании отмечается нагрев смеси и выделение небольшого количества углекислого газа.

Если произвести тепловую обработку полученного раствора, то состав при 80 градусах Цельсия за день отвердеет до 110 мПа.

Если же раствор оставить застывать без тепловой обработки, то отвердевание до 100 мПа достигается за 7-10 дней. Для застывания обычного бетонного раствора до такого состояния понадобится целый месяц.

Ели нужно замедлить скорость схватывания состава, применяют вещество под названием декагидрат тетрабората.

В итоге, благодаря химическим процессам, мы получаем очень крепкий монолит, который по своим свойствам и параметрам имеет прочность гранита, а также во много раз превосходит обычный портландцемент.

Еще одним плюсом производства геополимерного бетона является его состав.

Делая бетон своими руками, вы тем самым очищаете окружающую среду от отходов разнообразных отраслей промышленности и сельского хозяйства, которые практически не перерабатываются и не утилизируются.

Данные отходы наносят огромный ущерб окружающей среде и экологии в целом. Поэтому сырье для производства такого бетона значительно дешевле обычного.

Геополимер обладает очень хорошими и полезными качествами. Он очень устойчив к коррозии, выделяет и проводит в десяток раз меньше газов, способствующих возникновению “парникового эффекта”. Геополимерный бетон имеет высокую прочность при растяжении и сжатии, а, что самое главное, огнеупорность данного материала составляет более 1000 градусов.

Известные рецепты геополимерного материала

Из геополимера несложно делать различные фигуры, это очень прочный, но в то же время поддатливый материал.

Также широко используется рецепт приготовления геополимерного бетона своими руками с использованием водорастворимых смол и поливинилового спирта. Чтобы такая смесь отвечала всем заявленным требованиям, масса полимерных органических добавок должна составлять не менее 1/5 всей массы цемента.

В качестве отвердителя в таком растворе используется полиэтилен-полиаминовый отвердитель. Приготавливаются такие растворы аналогично обычным смесям из цемента. В емкость или бетономешалку закладываем воду со специальным цементом, предназначенным для производства геополимерного бетона.

После этого в смесь добавляются полимерные компоненты и все смешивается до полной готовности. Изготовление требует точного соблюдения рецепта.

Для более быстрого схватывания геополимерного бетона используют специальную опалубку с электродами. Размер ее может быть любой, но удобнее использовать емкость объемом 1 м3.

После перемешивания смесь следует залить в пространство между опалубкой с электродами и оставить на час. Тем временем от автономного электрогенератора через преобразователь электрического тока воздействуют на раствор.

После затвердения можно доставать полученный фрагмент и приступать к изготовлению нового.

В различных источниках имеются упоминания о изготовлении геобетона своими руками из различных материалов и веществ. Наиболее часто используют глину, гипс и известь. Для замедления схватывания гипса применяют водный раствор костного клея, щелок и гашеную известь. Введение 1% такого вещества от массы бетона увеличивает срок схватывания раствора на целый час.

Очень часто в качестве вяжущих материалов используют такие органические вещества, как битум, деготь, белок, яйца и навоз.

Эти материалы способны переходить в твердое и малопластичное состояние в процессе поликонденсации и полимеризации. Такие продукты экологически безопасны и имеют высокую прочность при растяжении, менее хрупкие.

Данные методы и материалы использовались еще нашими предками при строительстве домов и сооружений.

Для использования предложенного рецепта в строительстве домов и других жилых помещений и его удешевления в раствор “подмешивают” древесину или древесные опилки.

Древесина перед использованием тщательно очищается и измельчается, хорошо вымачивается в воде или специальном растворе. После обработки озонатором полученную массу смешивают с компонентами смеси и закладывают в бетономешалку.

Вместо древесины можно использовать измельченный гравий или щебень. После приготовления полученную смесь заливают в форму и оставляют до полного застывания.

Наука не стоит на месте, и ученые упорно трудятся над созданием особого рецепта геополимерного бетона, который поразит всех своими свойствами и способами применения.

Секрет производства уже почти раскрыт. Осталось подождать год-два, и геополимерный бетон заполонит улицы нашей страны.

В домашних же условиях производство геополимерного бетона своими руками – довольно трудоемкий и кропотливый процесс.

Источник: http://o-cemente.info/vidi-betonnih-smesej/ispolzovanie-i-izgotovlenie-geopol.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.