Однокомпонентные щелочно-активированные материалы: краткий обзор
Однокомпонентные щелочно-активированные материалы: краткий обзор

Однокомпонентные щелочно-активированные материалы: краткий обзор

02
июнь
2018
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00

Однокомпонентные щелочно-активированные материалы (ААМ) признаны потенциальными альтернативами обычному портландцементу (ОРС), чтобы ограничить выбросы CO2, а также обогатить несколько отходов полезными продуктами. Однако процесс активации щелочей включает концентрированные водные щелочные растворы, которые являются коррозионными, вязкими и, как таковые, трудно обрабатываются и не являются удобными для пользователя.

Следовательно, разработка так называемой однокомпонентной или «просто добавленной воды» AAM может иметь больший потенциал, чем обычный двухкомпонентный ААМ, особенно в приложениях «на месте». Однокомпонентный ААМ включает сухую смесь, состоящую из твердого алюмосиликатного предшественника, твердого щелочного источника и возможных примесей, к которым добавляется вода, аналогично приготовлению OPC. Сухую смесь можно получить при повышенных температурах для облегчения реакционной способности некоторых сырьевых материалов. В этом обзоре рассматриваются текущие исследования однофазных ААМ с точки зрения сырья, активаторов, добавок, механических и физических свойств, механизмов отверждения, продуктов гидратации и воздействия на окружающую среду.

1 s2

Обычный портландцемент (OPC) вносит значительный вклад в глобальную эмиссию CO2: в 2016 году оценочная стоимость составляла 1,45 ± 0,20 Gt CO2, то есть примерно 8% от общего объема антропогенного выброса CO2. Несмотря на то, что цементная промышленность способна значительно повысить энергоэффективность, увеличение спроса на цемент (оцененное в 3,36-3,48 Gt в 2015 году и 3,68-4,38 Gt в год к 2050 году) значительно опережало положительное влияние. Кроме того, приблизительно 50-60% выбросов CO2, связанных с производством ОРС, выделяются из прокаливания (декарбонизации) известняка при 1400-1450 ° C (реакция 1), на которые не может влиять повышение энергоэффективности.

CaCO3 (s) --> CaO (s) + CO2 (g)   (1)

Следовательно, разработка альтернативных низкоуглеродистых связующих признается одним из вариантов сокращения выбросов CO2. В этом отношении перспективными материалами являются геополимеры, которые иногда считаются подгруппой щелочно-активированных материалов (как первоначально было предложено Ирен Беленой). Хотя они вряд ли полностью заменяют OPC, они могут служить альтернативным и дополнительным связующим в зависимости от местной доступности сырья. Щелочно-активированные материалы могут быть разработаны с превосходными свойствами по сравнению с связующими, полученными из OPC, а именно с большей устойчивостью к кислотам и сульфату, лучшей термостойкостью, более низкая усадка сушки и ползучесть и более высокая прочность. Однако образование выцветания может быть потенциальной проблемой, если не должным образом контролировать, например, состав смеси. Что касается нежелательных щелочно-агрегатных реакций, щелочно-активированные материалы часто демонстрируют лучшую производительность, чем OPC, но следует обратить внимание на правильный выбор типа и дозы активатора, типа связующего вещества и типа агрегатов в этом отношении.

Технология активации щелочи также позволяет использовать путь обогащения отходов для использования нескольких промышленных побочных продуктов.

Кроме того, многие из существующих стандартов на цементные материалы не признают использование щелочно-активированных материалов, поскольку они были написаны с точки зрения использования ОРС (т. е. Они включают предписывающие пределы состава, а не спецификации, основанные на характеристиках). Однако, в некоторых странах, например, в Украине, использование щелочных активированных цементов уже включено в законодательство.

Связующие вещества, полученные реакцией щелочного источника и твердого алюмосиликата, были запатентованы еще в 1908 году. Позже важную работу сделали Глуховский, Кривенко, Давидовиц, Паломо и др. Тем не менее, по-прежнему продолжаются дискуссии о терминологии, связанной с щелочно-активируемыми материалами и геополимерами: первая обычно характеризуется более низкой координацией Si, то есть Q2 и Q2 (1AI) и более высоким содержанием кальция, тогда как последняя содержит больше Q4 (2AI) и Q4 (3AOI), имеет низкое содержание кальция и, по существу, трехмерное. Однако термины «геополимер» и «щелочно-активированный» материал используются в литературе несколько взаимозаменяемо, а иногда и как синонимы.

Обычные (двухчастные) геополимеры образуются путем реакции между концентрированным водным раствором гидроксида щелочного металла, силиката, карбоната или сульфата, например, и твердым алюмосиликатным предшественником, то есть двумя частями в дополнение к воде. Однако нецелесообразность, связанная с обработкой больших количеств вязких, коррозионных и опасных щелочных активаторов, оказала давление на разработку геополимеров одночастной или «просто добавленной воды», которые можно было бы использовать аналогично OPC. В однокомпонентных смесях в дополнение к воде требуется только сухая смесь. Сухую смесь получают смешиванием твердого щелочного активатора с твердым алюмосиликатным предшественником с или без стадии прокаливания (фиг.1).

 1 s3

В 1940 году Purdon предложил сухое смешение шлака и твердого гидроксида натрия и затем добавление воды для приготовления смеси раствора. В 1980-х годах Heitzmann et al. запатентовала сухую смесь метакаолина, доменного шлака, аморфного диоксида кремния, гидроксида калия и силиката и одного из следующих компонентов: летучей золы, кальцинированного сланца или кальцинированной глины, которые можно было смешивать с OPC перед добавлением воды. Шварц и Андре запатентовали геополимерную сухую смесь, в которой аморфный кремнезем был приготовлен путем разведения летучей золы или метакаолина соляной или серной кислотой. Давидовиц также запатентовал одночастичный геополимер, состоящий из оксида алюмосиликата с AI в координации IV-V, дисиликата натрия или калия и шлака. Позже Давидовиц указал, что твердый гидроксид натрия или калия и силикат должны быть частично заменены на «синтетические лавы» (реакционноспособное натриево-калийно-алюмосиликатное стекло) из-за крупномасштабной доступности и производственных проблем. Синтетическая лава может быть приготовлена ​​путем смешивания вулканического туфа и карбоната кальция, плавления при 1200-1350 °С, гашения в воде, сушки и измельчения. Дукссон и Провис изложили некоторые общие потребности и подходы к однокомпонентным геополимерным смесям. Они предположили, что твердый предшественник будет готов либо путем добавления, например, кальцийсодержащего полевого шпата к углю перед горением; плавление предыдущих материалов по отдельности и шлифование; или подготовка геополимера из двух частей в качестве предшественника одночастичного геополимера. Однако ранние примеры одночастичных геополимеров, описанные выше, практически не используются. Напротив, двухполярные геополимеры уже использовались в нескольких полномасштабных реализациях, таких как аэропорт Брисбена Уэсткемпа в Австралии.

Цель этого краткого обзора была в представлении понятия об Однокомпонентных щелочно-активированных материалах и современном состоянии в разработке однокомпонентных геополимерных смесей. Существует значительное количество обзорных статей, в которых обсуждаются различные аспекты и применения двухчастичных геополимеров.

 

 

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Поделитесь ссылкой:


Tags:

Добавить комментарий


Security code
Обновить

РАССЫЛКА

Подпишись на рассылку