что такое геополимерный бетон

Рецепт геополимерного бетона — из чего и как делать своими руками?

Композитный или геополимерный бетон стал актуальным в последнее время, так как экологическая обстановка в мире ухудшается и производители стараются выпускать продукцию, не оказывающую пагубного воздействия на окружающую среду. Такой вид материала, как геополимер, относят к экологически чистому, состоящему из натуральных материалов. В сравнении со стандартным видом, он имеет быстрый срок твердения (до 1-й недели) и более стойкий к влиянию кислот и других химических элементов.

Что собой представляет геополимерный материал?

Появление рецепта связано с полимеризацией компонентов геологического происхождения в процессе реакции материала и щелочной среды. При правильном соединении и пропорциях они составляют монолит. Этот процесс проводят при низких температурах, за счет которой происходят химические связи. Шлак придает прочность, а зола повышает запас стойкости на сжатие.

Рецепт геополимера

Инновационный материал в своем составе, вместо песка, гравия и щебня, включает также такие компоненты, как:

Количество и вид наполнителя оказывают влияние на несущие и изоляционные качества, поэтому для тяжелых типов конструкций используют зерна до 4 мм.

Свойства цемента

Особое внимание исследователей в области строительства было обращено на изучение характеристик геополимерного бетона. Во время испытаний было выявлено, что геополимер устойчив к коррозии. Выделяемый углекислый газ при производстве, по сравнению с другими типами, на 90% меньше, что снижает показатели «парникового эффекта». По результатам испытаний в лаборатории на огнеупорность, материал выдерживает до 1316 °C. В процессе проведения эксперимента на образец геобетона 2 суток воздействовали высокой температурой в 230 °C. После оценки состояния был сделан вывод, что исходник не только не воспламенился, но также не дал трещин или сколов по всей его поверхности.

Зольная пыль в составе бетона обеспечивает свойства материала, по которым он не уступает портландцементу, а даже превосходит его. Для него характерно быстрое твердение и множественная цикличность «замораживания-оттаивания». Среди его основных преимуществ выделяют такие, как:

Геополимерная технология производства бетона

В помещении, где проводится замешивание, в обязательном порядке нужно следить за влажностью, она должна быть низкая. Процесс смешивания компонентов проводят быстро, чтобы смесь не загустела. Сырья для производства бетона, такого как зола и шлак, у человечества неисчерпаемое количество, поэтому производство геобетона набирает обороты. Производство геополимерного бетона выполняется по следующему нормативному документу: ТУ 5870—006—30993911—2014 «Геополимер. Технические условия».

Области применения

Ранее геобетон использовали для укладки дорожек, но с изучением материала возможности расширились. Например, в Австрии создали аэропорт с техническими постройками из такого материала. Геополимерный бетон используют для сложных конструкций: сверхпрочных балок и панелей, ж/д шпал и труб канализации. Кроме этого, из него возводят мосты и различные объемные сооружения за счет эластичности и устойчивости. А в архитектуре он целесообразен для изготовления колонн, создания скульптур или памятников. Геобетон можно использовать практически во всех элементах и изделиях, в которых применяют классический тип.

Как сделать геобетон своими руками?

Геополимерный бетон находится в стадии разработки, состав и расчет количества ингредиентов для его изготовления найти в документации сложно, поэтому предприятия опираются на ТУ. Рецепт приготовления 1 кг монолитного строительного материала своими руками следующий (компоненты указаны в граммах):

В состав геополимерного бетона для необходимой эластичности входят специальные полимерные добавки: клей ПВА, эпоксидная или полиамидная смола.

Подготовка к работе

Для начала стоит уделить внимание средствам защиты, так как ингредиенты для замешивания агрессивны и могут вызвать ожоги слизистых. Подготавливается следующий инвентарь:

При смешивании химические элементы выделяют большое количество тепла, поэтому при работе с ними используют таз или другую емкость, которая устойчива к высокой температуре. Для быстрого затвердевания теста к опалубке прикладывают электролиты. Чтобы самостоятельно в домашних условиях сделать геополимерный бетон, потребуются такие инструменты и материалы:

Замешивание раствора

Сухие компоненты и воду помещают в бетономешалку. Добавляют золу и шлак в соотношении 50:50. Следующим этапом добавляют полимеры, и тщательно вымешивают смесь. Полимерными компонентами могут быть клей ПВА, смола с водорастворимыми свойствами. Составные элементы клея заменяют вяжущее вещество. А древесина, измельченная до стружки и добавленная в смесь, позволяет добиться однородного заданного цвета после затвердевания. Ее отмачивают в воде и поддают обработке озоном, затем включают в раствор. Для снижения высокой скорости твердения при замесе применяется соль борной кислоты (Na2B4O7).

Заливка смеси в формы

Опалубку смазывают маслом и устанавливают при необходимости арматуру. Далее форму заполняют подготовленным раствором. С помощью инвертора в течение одного часа на массу воздействуют током, после предварительного затвердевания опалубку снимают. Бетон набирает прочность в зависимости от температурных условий, и этот процесс ускоряется при прогреве электродами. При заливке отслеживают и устраняют наличие пустот, из-за которых конструкция из геополимера может в дальнейшем растрескиваться. Затвердение и образование поверхностной пленки происходит в течение суток. Пленка повышает монолитность и способность выдерживать сильные эксплуатационные нагрузки.

Преимущества и недостатки

Геополимерный бетон прост в изготовлении. Важное качество геобетона — создание гладкой поверхности, которая набирает прочность в зависимости от времени. Нужные ингредиенты для приготовления раствора легко найти и цена их невелика. При использовании инновационного раствора сокращают расходы на строительные работы, возводят сооружения с меньшим количеством исходных строительных материалов. Низкая теплопроводность геополимерного материала снижает затраты на отопление производственных помещений.

Среди преимуществ геополимерных бетонов выделяют такие, как:

Плюсом геобетона считают стойкость к коррозии и быстрое затвердевание раствора. Через 2 суток после заполнения формы можно совершать обработку, а процесс полного затвердения происходит за 7 дн., в то время как классический вид бетона имеет срок твердения 28 дней. Геополимерный бетон — экологически безопасен с высокой степенью адгезии с материалами, выдерживает колебания температуры, не склонен к деформационным процессам и растрескиванию. Но имеет один недостаток — несовершенная технология производства (на стадии разработки). Массовое производство в связи с этим затруднено.

Источник

Геополимерный бетон, состав, рецепт и технология

Геополимерный бетон, состав, рецепт и технология.

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:

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 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:

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

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

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;

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;

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.,

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

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 o C 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:

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.

Ссылки на источники:

Ниже указаны ссылки на источники:

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

Источник

Как сделать геополимерный бетон своими руками в домашних условиях: технология и область применения

Геополимерный бетон – это инновационный материал, который популярность получил не так давно. Его широко применяют для строительных нужд как надежный и удобный вариант.

История создания

В 1978 году французу Джозефу Давидовичу удалось разработать бетон из геополимеров. Идея возникла в результате наблюдения за естественными процессами, происходящими в природе. Французский ученый заметил, что часть компонентов геологического происхождения полимеризуются, если начинают взаимодействовать с щелочными средами. Были проведены разнообразные опыты, задачей которых стало выявление поэтапного плана для обеспечения процесса получения геополимера. Материал известен именно под этим названием.

По мнению изобретателя, монолитное строительство широко применялось для создания пирамид в Гизе. Ученый смог определить состав монолитных блоков, из которых выполнены пирамиды. Несмотря на то, что эту теорию стараются оспорить, великолепные свойства бетона из геополимеров обеспечивают ему огромную популярность. Рецептура с тех пор перетерпела некоторые изменения, современный геополимерный бетон является материалом, который безвреден для окружающих и представляет огромную конкуренцию для обычных бетонных составов.

Особенности материала и сфера использования

У полимерного бетона структура напоминает природный камень. Благодаря этому раствор можно применять для строительных целей, а также выполнять отливку изделий декоративного назначения. Полимербетон за счет хороших прочностных свойств отлично подойдет для архитектурных целей.

Характеристики материала позволяют использовать его для строительства высотных зданий. Компоненты, присутствующие в составе смеси, обеспечивают поддержку благоприятного климата внутри помещения. Структура конечного материала позволяет вдвое или втрое снижать толщину стен при осуществлении строительства, на комфорт в помещении это не повлияет.

Достоинства

Подготовка особой рецептуры для геополимерных композитных материалов обеспечивает им немало преимуществ.

Можно перечислить следующие положительные характеристики:

Благодаря обширному набору положительных характеристик полибетон заметно отличается от обычного раствора бетона.

Состав

Материал с названием геополимерный бетон состав имеет следующий:

Шлак, присутствующий в составе бетона, добавляет смеси долговечности и прочности. Но во время усадки происходит растрескивание материала, для предотвращения чего надо предпринимать определенные меры. Чтобы растрескивания не происходило, к шлаку добавляют такое же количество зольной пыли. Их совместная работа помогает укрепить бетонный состав, придает ему стойкость к влиянию негативных факторов.

У зольной пыли удобные физические свойства и повышенные рабочие характеристики. Компонент оказывает влияние на качество получаемого состава. Ее применение обеспечивает получение смеси, которая по свойствам не уступает портландцементу. Бетон геополимерный по прочности сравнить можно с гранитом.

При смешивании алюминиевые силикаты вступают в реакцию со щелочью и превращаются в твердый монолит, похожий на натуральный камень. Методом отливки из него можно получить изделия разнообразной формы, которые применяют в декоративных целях. Рецепт получения геополимерного бетона окончательно не разработан – в данном направлении эксперименты продолжаются. Создано несколько вариантов составов, которые возможно применять для изготовления рабочих смесей.

Рецептура

При подборе компонентов следует руководствоваться проверенной рецептурой. Специалисты в строительной области постоянно трудятся над ее улучшением. Стандартов для пропорций нет – зависят они от особенностей составляющих и назначения компонентов. Но есть и хорошо себя зарекомендовавшие рецепты, применение которых позволяет подготовить геополимерный бетон своими руками даже в домашних условиях.

Составляющие, которые используют вне промышленных условий, будут такими же. Но их берут в меньшем количестве, чтобы приготовить такой объем смеси, которого достаточно для выполнения нужных задач. Вот базовый рецепт, применение которого позволяет подготовить 20 кг полибетона:

Такой рецепт неплохо зарекомендовал себя и часто применяется в домашних условиях.

Как сделать своими руками

Компоненты, перечисленные в рецептах, вполне доступны и могут быть без проблем закуплены в торговой сети. Но следует принять во внимание, что по цене бетон, изготовленный с задействованием полимеризации, получается выше, чем смесь из портландцемента. Поскольку схватывание состава происходит быстро, рецепт дополняют компонентом с названием декагидрат тетрабората. Могут быть добавлены смолы на воде, ПВА, латекс.

Что необходимо для работы

Для получения геобетона в домашних условиях надо подготовить:

Стоит отметить, что состав для бетона агрессивен – если допустить контактирование со слизистой, кожей, можно заполучить сильные ожоги. Во время работы необходимо использовать перчатки и очки. Следует соблюдать осторожность и при работе с жидким стеклом, вещество отличается гигроскопичностью и обладает кристаллизированной структурой.

Технология приготовления

Геополимерный бетон – материал, технология которого разработана с учетом свойств каждого из компонентов. Процесс изготовления также обеспечивает утилизацию золы и шлаков. Летучая зола представляет отходы, образованные при сгорании твердого топлива – она может быть добавлена в смесь в количестве 75% от состава. Экологическая репутация данного вещества довольно сомнительна, но бетон с его применением получается более прочным и долговечным.

Закладка компонентов идет в такой последовательности:

Заливку в формы выполнять надо в сухом месте. Во время смешивания раствора образуется пленка, которая из-за контактов с водой набухает. Чтобы предотвратить такую реакцию, следует после заливки раствора в формы принять меры по его защите от влажности.

Подводим итоги

Для изготовления материала с названием геополимерный бетон технология доработана таким образом, что затвердевание состава происходит примерно за день. Чтобы получить материал в нужном качестве, полностью отвердевший, потребуется неделя. Для того же процесса у простого бетона требуется 28 суток, поэтому при работе с геополимерным бетоном действовать следует быстро.

Проводить эксперименты, добиваясь идеального соотношения компонентов, нравится не всем. Для получения геополимерных материалов в некоторых случаях проще приобрести смесь в готовом виде, чем заниматься ее подготовкой. Стоимость будет определяться в зависимости от пропорций и объема компонентов. Продажа смеси проводится в виде сухого состава без использования отвердителя.

Источник