Геополимерный бетон: технология, применение

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.

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.

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

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.

Процесс замешивания и изготовления бетона

Если вы используете бетономешалку, то алгоритм работ следующий:

Заливаем теплую воду.
Добавляем шлак и золу, все тщательно перемешиваем.

Совет! Если есть цель получить прочный бетон, то можно использовать только «летучую золу»; а если важнее изготовить экологичный материал, то содержание золы можно уменьшить, а недостающее количество заменить цементом.

Добавляем полимеры, снова мешаем.
Заливаем смесь в форму или опалубку.

Совет! Для ускорения процесса затвердевания в опалубку можно уложить специальные электроды и после заливки раствора пропустить через них ток в течение 1 часа. Причем электричество надо брать не от сети напрямую, а использовать преобразователь.

Добавляем полимеры, снова мешаем.
Заливаем смесь в форму или опалубку.

Рецепт

Рецепт экологически чистого бетона очень прост. Готовится он таким же способом, как и обычный. Необходимые ингредиенты помещаются в одну емкость, затем тщательно перемешиваются до однородной массы. Но делать все нужно при достаточно низкой температуре, придерживаясь указанной пропорции.

Итак, необходимо смешать:

80 г гидроксида калия;
300 г шлака;
300 г зольной пыли;
100 г жидкого стекла;
52 г воды.

В итоге получится 400 грамм строительной смеси. Если вам нужно больше, рассчитывайте количество материала по данным пропорциям.

Зольную пыль добавляют для прочности.

Российские производители

«Евроцемент групп». Крупнейшая компания по выпуску цемента. Штаб-квартира находится в Москве. Компания выпускает свою продукцию на 19 заводах и 36 филиалах в России, Украине и Казахстане. Производитель предлагает высокомарочный бетон. Всё производство автоматизировано. Геополимерный бетон производится на компьютеризированных бетонных узлах. Цена одного мешка сухой смеси без затвердителя – от 190 р.
«Себряковцемент». Градообразующее предприятие г. Михайловка Волгоградской области. Предприятие самостоятельно реализует собственную продукцию. Компания заключает прямые договоры с потребителями. Бетонные смеси и другую продукцию производителя ежегодно отмечают на выставках. Несколько лет подряд предприятие завоевывает звание «Лидер качества». Цена его продукции отвечает качеству. Стоимость мешка геополимерного бетона – 175 р.
«Каменный цветок». Марка представлена на рынке универсальными, кладочными и штукатурными смесями. Повышенным спросом пользуется пескобетон этой марки. Он состоит из цемента марки ПЦ 400Д0, ПЦ 500Д0 и фракционного песка. Что касается цен, то они вполне демократичны и зависят от объемов закупки. Мешок геополимерного бетона можно купить за 180 р.

Потребителям предлагают такие марки бетона:

Геополимерный бетон своими руками: производство в домашних условиях

Геополимерный бетон – это безопасный строительный материал. Изготавливается из экологически чистых материалов, обладает похожими на бетон характеристиками: быстро застывает и обретает твердость. Это материал, который использовали люди в древнем мире.

Изобретение

Впервые слово «геополимер» мир услышал в 1978 году из уст ученого Джозефа Давидовича. Но в реальность его воплотил профессор из США Эрез Эллоче. Он создал основную формулу геополимерных составов, использовав при ее разработке компоненты исключительно природного происхождения.

Геополимерные смеси имеют ряд преимуществ среди других бетонов. Главное преимущество заключается в простоте их изготовления. Все необходимые компоненты довольно легко достать. Стоят они совершенно недорого. На разработку обычного цемента, который находится в бетоне, вам придется потратиться гораздо больше.

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:

160 г гидроксида калия (КОН).
200 г жидкого стекла 60% (K2SiO3).
540 г золы (“летучая зола”).
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.

Геополимерные бетоны на основе глинистого сырья месторождений рт Текст научной статьи по специальности « Технологии материалов»

In this paper there was made an attempt to produce geopolymer concretes with improved performance characteristics based on different clays from the fields Tatarstan Republic. This was done to find an alternative to Portland cement. The technological features ofproducing geopolymers and some of their physical and mechanical properties were investigated. The work has search format.

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.

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.

Комплекс положительных характеристик значительно отличает полибетон от стандартного бетонного раствора.

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.

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

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.

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

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.

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

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).

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.

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.

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.

Стройматериал будущего родом из далекого прошлого