Геополимерный бетон: описание с фото, характеристики

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:

  • Зольная пыль — диспергированные частицы.
  • Шлак — побочный продукт от производства металла.
  • Вяжущие вещества, с помощью которых частицы пигмента скрепляются между собой. Вещества представлены жидким стеклом и гидроксидом калия.
  • Инертный заполнитель. Занимает большую часть основы полимерного бетона.
  • Минеральная крошка, кварцевый песок, деревянная стружка, перлит.

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:

  • высокая прочность (как натуральный, природный камень глубинной горной породы — гранит);
  • отсутствие продольной и осевой деформации;
  • низкая, близкая к нулю, проницаемость;
  • высокая эластичность.

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):

  • зола — 330;
  • стекло жидкое кристаллообразное — 200;
  • 40% гидроксид калия, полученный электролизом— 90;
  • шлаковый остаток после сжигания металла — 330;
  • холодная вода — 55.

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:

  • резиновые перчатки;
  • защита для глаз;
  • спецодежда;
  • респиратор.

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:

  • бадья;
  • деревянная лопатка при работе со щелочью;
  • портативные весы;
  • электролиты;
  • форма.

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:

  • малая усадка;
  • высокие показатели прочности бетона на сжатие;
  • пожаробезопасность;
  • низкая воздухо- и паропроницаемость;
  • экологичность и безопасность;
  • производство с добавлением отходов;
  • быстрое затвердевание;
  • податливость к механическим воздействиям, например, алмазными кругами;
  • невысокая стоимость;
  • возможность изготовить смесь за счет распространения компонентов в рецепте.

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.

Геополимерный бетон: состав, изготовление и особенности применения

В настоящее время все большей популярностью пользуются стройматериалы, изготовленные с применением экологически чистых природных компонентов. Одним из таких стройматериалов является геополимерный бетон. В этой статье мы расскажем о том, что собой представляют такие бетоны, каковы их основные характеристики и как они применяются по назначению.

Фактура готового «зеленого» бетонного блока

Стройматериал будущего родом из далекого прошлого

На фото — геополимерные блоки в древнеегипетских строениях

Решая проблему эффективной утилизации строительных отходов, человечество в последние десятилетия старается разрабатывать стройматериалы, в составе которых преобладают природные компоненты. Благодаря наличию натуральных компонентов, проблема утилизации строительных отходов становится не такой актуальной и злободневной, поскольку отслужившие свой век здания и сооружения не нуждаются в дорогостоящей многоэтапной переработке.

В итоге, стройматериалы, созданные на основе натуральных компонентов не только изначально дешевле традиционных аналогов, но и ко всему прочему позволяют сэкономить деньги и время, которые бы потребовались при проведении полноценной утилизации.

В этой статье мы расскажем о том, что собой представляет геополимерный бетон, который как раз производится с применением натуральных компонентов. В основе названия несложно выделить корень «гео», что в переводе с греческого языка означает«земля». Уже это наблюдение говорит о том, что мы имеем дело с уникальным материалом, который взят из природы и не представляет для окружающей среды никакой опасности.

Производство геополимерного бетона в промышленных масштабах началось только в 2012 году. Но на самом деле рецепт геополимерного бетона с первоначальным составом компонентов пришел к нам из глубокой древности.

Оказывается, геополимеры повсеместно применялись в эпоху древнего мира, где их использовали как при возведении массивных зданий, так и при постройке всемирно известных пирамид. Материалу, разработанному в глубокой древности, свойственно столько отличительных преимуществ,что он во многом может составить конкуренцию современным бетонам.

Преимущества и недостатки геополимерных составов

Податливость и эластичность позволяет применять алмазное бурение отверстий в бетоне геополимерного типа

Специалисты утверждают, что геополимерный бетон – это строительный материал будущего. Благодаря уникальному составу ранее неиспользуемых компонентов, готовые постройки и сооружения приобретают отличные эксплуатационные качества, способные составить конкуренцию любым традиционным бетонам, произведенным на основе портландцемента.

Среди основных преимуществ геополимерных составов отметим следующее:

  • крайне низкая степень усадки, благодаря чему, по окончанию строительных работ, можно почти что сразу же приступать к отделочным работам;
  • высокая прочность бетона на сжатие, в результате чего можно строить не только малоэтажные объекты жилищного назначения, но и крупные многоэтажные конструкции;
  • крайне низкий уровень выделения парниковых газов;
  • высокая устойчивость к разнице температурных параметров окружающей среды;
  • устойчивость к негативному воздействию кислот и прочих химических агрессивных веществ;
  • пожаробезопасность, так как конструкции из геополимеров способны выдержать температуру свыше 1000 градусов.
  • низкая степень паропроницаемости, сравнимая с параметрами гранита.
  • простота механической обработки (с успехом может быть применена резка железобетона алмазными кругами);
  • экологическая чистота и безопасность за счёт нулевого содержания токсинов и аллергенов;
  • изготовление с использованием отходов промышленного производства, что благоприятно сказывается на экосистеме региона;
  • сжатые сроки высыхания раствора в среднем 7-10 дней (для сравнения, бетон из портландцемента сохнет от двух недель до месяца).
  • низкая цена в сравнении с аналогами, изготовленными на основе портландцемента;
  • возможность заказа смеси на специализированных предприятиях или же возможность изготовления своими руками с использованием компонентов, доступных в свободной продаже.
Читайте также:  Модуль упругости бетона: В15, В20, В25, В30 - что это такое?

Состав и особенности изготовления

На фото — современная архитектура с применением «зеленого» бетона

Как уже было сказано, геополимерные бетоны основаны на полностью натуральных компонентах, которые частично можно приобрести, а частично изготовить своими руками.

В промышленном производстве состав геополимерного бетона включает следующие компоненты:

  • шлак, который образуется в результате работы большинства производственных предприятий;
  • зольная пыль,которая в изобилии поступает как с производственных предприятий, так и с целого ряда котельных;
  • жидкое стекло
  • ряд второстепенных ингредиентов, которые формируют основные свойства готового стройматериала.

Данная композиция, при соблюдении соотношения перечисленных ингредиентов, при полном высыхании образует монолит.

Может ли быть бетон без цемента? Может, если он из геополимеров!

Инструкция изготовления геополимерных бетонов не представляется чрезвычайно сложной. Но надо понимать, что некоторые производственные этапы предполагают необходимость низких температур, что возможно только в промышленных условиях.

Важно: Доступная цена свойственна промышленно изготовленным геополимерным растворам.
Если состав будет приготовлен своими руками, его стоимость будет сопоставима с ценой обычного бетона или даже будет несколько выше.

На фото — мешалка, которая облегчит приготовление бетона в бытовых условиях

В качестве примера рассмотрим рецепт изготовления одного килограмма густого пригодного к использованию геополимерного раствора. Приготовление раствора в домашних условиях ограничивается тщательным перемешиванием ингредиентов вплоть до образования однородной массы без выраженных уплотнений и крупных включений.

Для перемешивания ингредиентов используем пластиковую емкость, например ведро подходящих размеров, электродрель или шуруповерт с специальной насадкой.

В ёмкость,постепенно перемешивая, добавляем:

  • зольную пыль – 330 гр.;
  • измельчённый шлак – 330 гр;
  • жидкое стекло или K2SiO3– 200 гр;
  • воду — 55 мл;
  • КОН 45% — 90 гр.

Важно: Приготовление раствора целесообразно проводить непосредственно перед применением, так как жидкое стекло способствует быстрому застыванию бетона.
Если раствор планируется применять не сразу, содержание жидкого стекла следует снизить.

Заливка геополимеров в форму

Итак, теперь вы знаете как сделать геополимерный бетон, следовательно, можно запастись перечисленными компонентами и приступить к изготовлению стройматериала будущего уже сегодня!

Правильно приготовленная смесь — это оптимальное решение для закладки облегченных конструкций и сооружений. И это неудивительно, так как, помимо ранее перечисленных преимуществ, такие бетоны характеризуются низкой теплопроводностью, что позволяет сделать возведённый объект более энергоэффективным.

Для примера, промышленно изготовленный раствор, применённый для возведения стен толщиной в 30 см, обеспечивает такое же сохранение тепла как и кирпичная стена толщиной в 120 см.

В итоге, отказываясь от традиционных материалов и выбирая инновационные решения, вы получаете уникальную возможность снизить расходы, связанные с обогревом жилого помещения.

Практические советы по применению и эксплуатации геополимерных составов

На фото — куб, отлитый из безцементного бетона

Для обеспечения оптимальных эксплуатационных свойств бетона, в смесь добавляются водорастворимые смолы, клей ПВА или латексные составы. Использование таких добавок позволяет добиться большей эластичности готового материала и упростить его механическую обработку.

Важно: Добавки в виде клея ПВА оправданы в том случае,если консистенция раствора содержит поливиниловый спирт, выступающий в качестве эмульгатора.

При изготовлении бетона своими руками необходимо проследить чтобы воздух в помещении был сухим. Опять же, строительство с применением этого материала целесообразно проводить в сухую теплую погоду. Дело в том,что по мере высыхания,на поверхности смеси образуется кристаллизующаяся тонкая твердая пленка, набухающая от избыточной влажности окружающей среды.

При приготовлении раствора своими руками целесообразно заливать в ёмкость воду и уже в нее добавлять золу, шлак, а потом и остальные ингредиенты. Такой подход позволяет не только добиться оптимальной однородности замеса, но и делает возможным экспериментальный подбор компонентов.

Вывод

Большинство экспертов полагает, что будущее строительной индустрии за геополимерами. Ведь именно отказ от традиционных технологий и переход на эти материалы позволит возводить более качественные, надежные и долговечные постройки.

Теперь, когда вы знаете, что такое геополимерный бетон и каковы его свойства, можно принять правильное решение и таким образом сделать свой дом более прочным,долговечным и уютным. Больше полезной и интересной информации вы сможете обнаружить, посмотрев видео в этой статье.

Как сделать геополимерный бетон своими руками?

Благодаря внедрению современных строительных технологий появляются новые материалы, имеющие уникальные свойства и эксплуатационные характеристики. В процессе изысканий перед строителями ставится задача создания надежных материалов, характеризующихся экологической чистотой. Геополимерный бетон – именно такой строительный материал. Его основа – ингредиенты природного происхождения, об этом говорит приставка “гео”.

Секрет геополимерного материала имеет древнюю историю, берущую корни много столетий назад. В наше время специалисты усовершенствовали рецептуру и разработали технологию, позволившую создать безвредный для окружающих материал, который по ряду параметров может конкурировать с традиционным бетоном.

Инновационная бетонная смесь не является чем-то новым – она уже была известна человеку еще в древности: при строительстве пирамид в Египте использовался подобный стройматериал

Изготовление экологически чистого состава производится промышленным путем, но зная рецептуру и соблюдая технологию, геополимерный бетон своими руками изготовить достаточно просто. Рассмотрим детально, что такое полибетон, уточним состав, изучим свойства материала и рецептуру.

Состав

Полибетон характеризуется низкой, по сравнению с традиционным бетоном, ценой, связанной с применением недорогих и доступных компонентов:

  • мелкодисперсной золы – продукта, вырабатывающегося при работе отопительных пунктов и производственных предприятий. Она применяется в качестве связующего вещества;
  • модификатора, обеспечивающего твердение полимерного массива;
  • кальциевого гидроксида, силиката, или жидкого стекла, используемых для обеспечения рабочих свойств массива;
  • шлаков, являющихся отходами ряда предприятий металлургической сферы.
  • воды, применяемой при смешивании ингредиентов.

Одно из самых важных свойств инновационной бетонной смеси – набор максимальной прочности за короткое время: чтобы полностью затвердеть, ей нужна всего неделя

Базовый состав остается неизменным, однако строители постоянно занимаются улучшением рецептуры, введением новых компонентов, улучшающих эксплуатационные характеристики геополимерного бетона. Не представляет сложности приобрести требуемые компоненты, что позволит легко сделать геополимерный бетон своими руками.

Особенности и сфера использования

Структура полимерного бетона близка к природному камню, что позволяет применять полимерный композит в строительной отрасли, а также использовать полимерный раствор для отливки изделий декоративного назначения. Высокие прочностные характеристики позволяют использовать полибетон для архитектурных целей.

Полимерный композит устойчив к воздействию коррозионных процессов, сохраняет целостность под воздействием природных факторов, не склонен к появлению трещин, не разрушается под воздействием агрессивных жидкостей. Указанные особенности материала значительно расширяют сферу использования.

Материал позволяет возводить высотные здания, применяется в специальных строительных конструкциях. Благодаря натуральности применяемых ингредиентов, внутри помещения создается благоприятный микроклимат. Особенности структуры позволяют при выполнении строительных работ в два-три раза уменьшать толщину возводимых стен с сохранением комфортной температуры помещения.

Как утверждают специалисты, геополимерный бетон – продукт с большим будущим: в отличие от портландцемента его используют при изготовлении облегченных конструкций

Устойчивость к возгоранию обеспечивает возможность строительства жилых зданий и помещений производственного назначения. Повышенная пластичность, ускоренное твердение полимербетона позволяют изготавливать скульптуры, барельефы, а также архитектурные памятники.

Достоинства

Геополимерный композит обладает множеством преимуществ по сравнению с традиционными материалами, благодаря уникальной рецептуре. Материал обладает следующими положительными характеристиками:

  • Сохранением габаритов изделий, контактирующих с раствором, при выполнении строительных работ.
  • Незначительной усадкой, обеспечивающей сокращение строительного цикла за счёт выполнения отделки сразу после возведения стен.
  • Повышенной устойчивостью к воздействию сжимающих усилий, что позволяет возводить объекты увеличенной этажности.
  • Стойкостью к воздействию колебаний температуры с сохранением целостности при глубоком замораживания и многократном оттаивании.
  • Уменьшенной концентрацией выделяемых парниковых газов.

Если сравнивать структуру нового стройматериала, то она напоминает таковую натурального камня, благодаря чему имеет более высокие свойства, чем обычный раствор

Если имеются все необходимые составляющие и инструменты, можно и самому приготовить геополимерный бетон

Комплекс положительных характеристик значительно отличает полибетон от стандартного бетонного раствора.

Рецептура

Рецептура полибетона постоянно улучшается специалистами в области строительства. Отсутствует стандартная пропорция, зависящая от особенности применяемых компонентов и назначения материала. Однако имеются проверенные рецепты, позволяющие подготовить геополимерный бетон своими руками.

Применяемые в бытовых условиях ингредиенты не отличаются от промышленных. Они берутся в ограниченных объемах, необходимых для выполнения определённой задачи. Рассмотрим базовую рецептуру, позволяющую приготовить 20 килограмм полибетона.

Домашние мастера, которые решили сделать геополимерный бетон своими руками, интересуются в первую очередь точным составом смеси

Для приготовления смеси потребуется (в килограммах):

  • зола – 6,6;
  • жидкое стекло – 4,0;
  • гидроксид калия – 1,8;
  • шлак – 6,6;
  • вода – 11.

Указанный рецепт проверен домашними умельцами и положительно зарекомендовал себя для бытовых целей.

Что необходимо для работы?

Желая приготовить геополимерный бетон своими руками, подготовьте следующее инструменты, защитные средства и емкости:

  • Тару, предназначенную для подготовки смеси, выделяющей тепло в процессе приготовления.
  • Электрическую дрель, оснащенную специальной насадкой для перемешивания, или шуруповерт.
  • Весы, позволяющие осуществить взвешивание ингредиентов в необходимых объемах.
  • Лопатку из древесины, позволяющую смешивать компоненты.
  • Емкость, необходимую для формования полибетона, соответствующую размерам и конфигурации отливаемого изделия.
  • Средства индивидуальной защиты, позволяющие предохранить слизистую оболочку и кожный покров от щелочной среды.

Чтобы изготовить детали нужного размера и формы, можно использовать те же опалубки, что и для обычного портландцемента

Технологические рекомендации

В целом, процесс подготовки в бытовых условиях полибетона заключается в тщательном смешивании компонентов до однородной консистенции. Производя изготовление геополимерного бетона, соблюдайте следующие рекомендации:

  • эффективно смешивайте составляющие, исключая образования в виде крупных включений;
  • готовьтесь смесь небольшими порциями, исключительно, перед использованием в объеме, необходимом для непосредственного применения. Это вызвано наличием в составе жидкого стекла, вызывающего ускоренное твердения смеси;
  • выполняйте работы в сухом, прохладном и проветриваемом помещении;
  • снижайте концентрацию жидкого стекла, если состав должен некоторое время храниться;
  • применяйте средства индивидуальной защиты, необходимые для работы с агрессивным калиевым гидроксидом;
  • обеспечьте надежную вентиляцию помещения при смешивании ингредиентов. Она необходима для удаления углекислого газа, который выделяется в результате реакции при подготовке смеси.

Выполнение технологических требований позволит обеспечить высокие эксплуатационные характеристики геополимерного бетона.

Подводим итоги

В материале статьи представлены рекомендации и рецептура, позволяющие изготовить геополимерный бетон своими руками. Освоив технологию и экспериментальным методом определив количество вводимых компонентов, можно самостоятельно освоить процесс производства. Он достаточно кропотливый, но если запастись терпением – все получится!

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:

  • Малая усадка, что обеспечивает возможность укорачивания времени, требующегося для строительства. Отделку можно будет выполнить сразу же, как окончится возведение стен.
  • Во время строительного процесса будут сохранены габариты всех изделий, которые соприкасаются с раствором.
  • Отмечается высокая стойкость к сжатиям, поэтому можно использовать геополимеры для постройки высотных зданий.
  • Может сохранять целостность при многократных оттаиваниях и замораживаниях.
  • Парниковые газы выделяются в незначительных количествах.
  • Хорошо переносит воздействие агрессивных веществ.
  • Пожаростойкость, которая даже при температуре 900 градусов позволяет полимербетону сохранить структуру и целостность.
  • Сниженная паропроницаемость, коэффициент близок к тому, что присутствует у естественного камня.
  • Может обрабатываться с использованием ручного инструмента, который оснащен алмазными элементами.
  • Экологичность, безопасность для окружающих.
  • Возможно использование промышленных отходов для производства полимербетон. Это может улучшить экологическую ситуацию любого района.
  • Отвердевание состава происходит вдвое быстрее, чем в случае с простым бетоном.
  • Доступная стоимость позволяет приобретать материал заказчикам с не особенно высоким доходом.
  • Стойкость к коррозии, которая может разрушающе повлиять на простой железобетон.
  • Возможно изготовить геополимерный бетон своими руками в домашних условиях.

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

Состав

Материал с названием геополимерный бетон состав имеет следующий:

  • Зольная пыль.
  • Шлак.
  • Жидкое стекло.
  • Гидроксид калия 200.
  • Вода.

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:

  • Калия гидроксид – 1,8 кг.
  • Жидкое стекло – 4,0 кг.
  • Зола – 6,6 кг.
  • Шлак – 6,6 кг.
  • Вода — 11 л.

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:

  • Тару для замешивания раствора с учетом того, что во время приготовления он выделяет некоторое количество тепла.
  • Весы для подготовки нужной пропорции каждой из составляющих.
  • Электродрель с насадкой для замешивания.
  • Лопатку деревянную.
  • Емкость для формования бетона, которая по размерам и конфигурации соответствует изделию, получаемому путем отливки.
  • Защитные рукавицы и другие изделия для предотвращения вредного влияния щелочи на кожу и слизистые.

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:

  • Заливка воды.
  • Засыпание шлаков, летучей золы в нужном количестве.
  • Тщательное перемешивание до однородного состояния.
  • Добавление полимеров.
  • Перемешивание до готовности.

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.

  • Повышенная стойкость к сжатиям.
  • Небольшая усадка.
  • По непроницаемости материал можно сравнить с гранитом.
  • Высокая стойкость к влиянию кислот и повышенных температур.

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.

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.

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

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;

– шлак, глина , кремнезем и пр. – алюмосиликатные компоненты, щелочноземельные алюмосиликаты и заполнители.

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.

При смешивании указанных компонентов (наполнителей и заполнителей, щелочных жидкостей, алюмосиликатных вяжущих) 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 сравнимым 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 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:

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 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.

Что такое геополимерный бетон: характерные черты материала, состав и рецепт приготовления раствора своими руками

Геополимерный бетон – экологически чистый, обладающий отличными характеристиками материал, который в последние годы стал активно применяться в строительстве. По своей структуре, бетон данного типа напоминает обыкновенный камень.

В данной статье мы рассмотрим основные характеристики, способы применения и самостоятельного изготовления данного материала.

Новое — это хорошо забытое старое

Появление безопасных для окружающей среды строительных материалов обусловлено загрязнениями и нелицеприятными видами полуразвалившихся старых строений.

Правительство с неохотой идет на снос старых зданий и сооружений – весь процесс демонтажа отнимает очень много времени и средств.

Работа производится в несколько этапов, которые предусматривают снос, вывоз, переработку и утилизацию отходов. С устаревшими зданиями из геополимерного бетона таких проблем можно избежать.

Строительные материалы, созданные на природной основе, не требуют дорогостоящей утилизации, что позволяет сэкономить много времени и денег.

Геополимерный бетон – сквозь века в наше время

Вообще, частица «гео» (из слова геополимерный), с греческого переводится как «земля». Широкую известность геополимерный бетон приобрел совсем недавно – в 2012 году. Но метод приготовления раствора был позаимствован еще у древних египтян.

К примеру, данный материал широко использовался для возведения огромных сооружений, таких как храмы и пирамиды древнего Египта.

Это интересно! Сколько весит куб бетона: основные виды данного материала, их характеристики и вес

Отличительные черты материала

По мнению многих специалистов – за геополимерным бетоном будущее. По многим характеристикам, материал (и возведенные из него здания) в значительной степени превосходит бетон, основой которого является портландцемент (гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем помола различных добавок, цементного клинкера и гипса).

Рассмотрим основные преимущества геополимерного состава:

  • Быстрая усадка – это позволяет сразу после возведения здания приступать к отделочным работам;
  • Прочностные показатели. Высокая прочность и стойкость к сжатию позволяет возводить не только малоэтажные, но и высотные здания;
  • Материал отлично переносит резкие перепады температуры(-40°С…+50°С);
  • Практически не выделяет парниковые газы (в отличие от того же бетона из портландцемента);
  • Геополимерный бетон не боится агрессивного воздействия кислотно-щелочных веществ (к примеру, оксиды азота);
  • Зданию из такого материала не страшны пожары. Бетон спокойно выдерживает температуру в 1000°С;
  • Механическая обработка – готовые конструкции легко поддаются обработке (для работы можно использовать обычную болгарку с алмазным кругом);
  • Материал не содержит токсины и аллергены;
  • В состав бетона входят шлаки (отходы со многих промышленных предприятий), зола и прочие вещества, переработка которых благоприятно сказывается на состоянии окружающей среды;
  • Материал быстро обретает твердость. Среднее время застывания раствора – неделя;
  • Низкая стоимость производства;
  • Геополимерный бетон можно изготовить самому или обратиться на специализированное предприятие.

Строители советуют: все компоненты для производства геополимерного бетона легко найти на строительном рынке по низкой цене.

Состав и пропорции раствора

Приготовление геополимерного бетона – простой в технологическом плане процесс. Для приготовления раствора, потребуется:

  • Шлак – легко можно найти на строительном рынке или приобрести на любом промышленном предприятии;
  • Зольная пыль – является отходом котельных и промышленных предприятий;
  • Жидкое стекло, которое продается в любом строительном магазине;
  • Добавки (охлажденная вода и клей ПВА).Смесь (пропорции выше обозначенных компонентов можно рассмотреть ниже) выше обозначенных компонентов, после затвердения, преобразуется в монолит.Изготовить смесь можно в домашних условиях, но следует понимать, что некоторые из этапов работ предполагают использование низких температур (до -20°С), которые можно обеспечить только на промышленном оборудовании.

Полезно знать: геополимерный бетон, произведенный на промышленном предприятии стоит дешево. Стоимость материала, изготовленного собственноручно, обойдется по той же цене, что и обычный бетонный раствор.

Для наглядности, самостоятельно изготовим 1 кг готового раствора. Для этого нам потребуется:

  • Емкость для приготовления смеси;
  • Зольная пыль – 300 г;
  • Шлак (рекомендуется измельчить) – 300 г;
  • Жидкое стекло – около 200 г;
  • Немного воды;
  • КОН 45% (раствор калия с углекислым газом (продается в строительных магазинах)) — 100 г.

Обратите внимание: жидкое стекло способствует быстрому затвердеванию геополимерного бетона. Если в планы не входит моментальное применение раствора после приготовления, консистенцию жидкого стекла следует уменьшить.

По мнению многих экспертов и специалистов, возведенные здания из геополимерного бетона отличаются высоким качеством, надежностью и долговечностью. Отказ от традиционной технологии позволит создавать более уютные, экологически чистые дома, не оказывающие вредное воздействие на экосистемы региона проживания.

Смотрите видео о геополимерном бетоне:

Источник картинок — тут

Читайте также:  Литой асфальтобетон: укладка, ямочный ремонт
Добавить комментарий