Геополимерный бетон: технология, применение

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.

За счет высокой устойчивости к возгораниям геополимерный бетон отлично подойдет для постройки жилых зданий и производственных помещений. Благодаря его повышенной пластичности, способности быстро затвердевать из него также делают барельефы и скульптуры, различные памятники.

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.

Подготовку компонентов следует проводить за максимально короткое время. Работать со смесью рекомендуется, обеспечив пониженную влажность воздуха. Калия гидроксид – это лишенные цвета гранулы, которые расплываются, если слегка увеличить влажность. Распаковку их производят непосредственно перед тем, как приготовить смесь.

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.

Смешивание составляющих производится в бетономешалке или специальной таре с применением электроинструмента с насадкой.

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.

Если планируется изготовить геополимерный бетон своими руками, при строгом соблюдении рецептуры получают материал с такими рабочими характеристиками:

• 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.

состав, сфера применения, рецепт, технология изготовления

Дата: 13 марта 2017

Просмотров: 3722

Коментариев: 0

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

• Устойчивостью при контакте с агрессивными жидкостями и химическими веществами.
• Пожарной безопасностью, позволяющей полимербетону сохранять целостность и структуру при температуре более 900 градусов.
• Пониженным коэффициентом паропроницаемости, который аналогичен натуральному камню.
• Возможностью резки и обработки с использованием ручного механизированного инструмента, оснащенного алмазным рабочим органом.
• Высокой экологичностью, безопасностью для окружающих, связанной с отсутствием в составе токсических веществ.
• Применение в процессе производства промышленных отходов, что положительно влияет на экологическую ситуацию региона.
• Ускоренным твердением состава, срок высыхания которого в 2 раза меньше, чем у традиционного бетона.
• Доступной ценой, позволяющей заказчикам со средним доходом приобретать материал, и осуществлять строительство с применением геополимерного бетона.
• Возможностью изготовить геополимерный бетон своими руками с применением доступных ингредиентов.
• Устойчивостью к воздействию коррозионных процессов, постепенно разрушающих обычный железобетон.

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

• Улучшенными теплосберегающими свойствами, позволяющими обеспечить комфортный температурный режим помещения.
• Небольшой плотностью, облегчающей транспортировку материала и выполнение работ, связанных с кладкой.

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!

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках – 12 лет, из них 8 лет – за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.

замес своими руками в домашних условиях

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

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

Структура геополимерного бетона

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

Нужные составляющие:

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

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

Рецепт смеси

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

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

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

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

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

Преимущества материала

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

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

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

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

Нюансы приготовления и использования

Рыночная оценка готовой смеси на основе полимеризации будет выше, чем у бетонного варианта из Portland cement. Раствор схватывается довольно быстро, а для замедления процесса в рецепт включают Тетраборат натрия. При смешивании составляющих геополимерного бетона выделяется тепло, и это нужно учитывать при подборе ёмкости для замеса. При необходимости быстрого застывания бетона в опалубке прокладывают электролиты.

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

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

состав и технология производства – DIYb.ru

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.

Свойства геополимерного бетона

Преимущества перед обычным бетоном:

• быстро схватывается, засыхает и набирает прочность: 10 дней схватывается геополимер, а 30 – традиционный бетон;
• экологически чист. Материал изготавливается из природных материалов, а это значит, что он безопасен для человека и окружающей среды;
• долговечен и защищен от внешних воздействий, выдерживает температуру до 1300 градусов;
• морозостойкий, не боится резких перепадов температур;
• обладает низкой теплопроводностью. Это значит, что тепло внутри помещения не выйдет через стены из геополимеров;
• прочный материал, не уступающий граниту, позволяет строить многоэтажные здания;
• удобный в строительстве: материал имеет малую усадку и быстро затвердевает.

Различные виды геополимерного бетона проходили лабораторные исследования, в связи с чем выявлена определенные требования к материалу и классификация:

• Для геополимерного бетона используется буквенное обозначение ГПБ.
• Наполнитель у бетона может быть разный: тяжелый (обозначается буквой Т) и мелкозернистый (обозначается буквой М).
• Класс прочности при сжатии в 28-суточном возрасте – от B15, до B

Геополимерный мелкозернистый бетон класса B25 обозначается, как ГПБ М – B25 – ТУ 5870-006-30993911-2014.

Состав и производство геополимерного бетона

Основные компоненты:

1. Зола (зольная пыль): образуется при сжигании угля и древесины. Этот материал придает максимальную прочность геополимерному бетону.
2. Шлак – это отходы с производства металла. Преимущественно используется для удешевления геобетона.
3. Жидкое стекло – щелочный раствор, состоящий из силиката натрия или калия. Используется в изготовлении кислотопрочных материалов.
4. Гидроксид калия – белые кристаллы, которые легко впитывают воду, тают от кислорода. Гидроксид калия вступает в реакции со шлаком.

Металлические отходы делают материал прочнее, однако при усадке бетон начинает трескаться. По этой причине используют смесь из золы и шлака. Алюминиевые силикаты и щелочь вступают в реакцию, образуя материал, похожий на камень.

Рецепт постоянно модернизируется и улучшается, в зависимости от задач. Чаще всего используются стандартные пропорции для приготовления 10 литров раствора:

• 6 литров воды;
• 3 килограмма шлака;
• 3 килограмма золы;
• 2 килограмма жидкого стекла;
• 900 грамм гидроксида калия.

Этот рецепт используется как в промышленных, так и в бытовых масштабах.

Необходимые инструменты для работы:

• емкость. Необходимо учесть то, что раствор нагревается из-за протекающих в нем реакций;
• весы: есть конкретные пропорции, которые нужно взвешивать;
• понадобится дрель с соответствующей насадкой для смешивания раствора;
• перчатки;
• форма для отлива бетона.

Сохраняйте меры предосторожности:

1. Из-за протекающих реакций раствор может повредить слизистую и травмировать кожу.
2. Подготовку всех материалов нужно производить в максимально короткое время.
3. Гидроксид калия открывать непосредственно перед добавлением, так как при любой влажности он быстро расплывается.

Особенности домашнего производства

Данная последовательность разработана с учетом всех свойств и реакций материалов. Смешивание производится в бетономешалке или в большой емкости с использованием электродрели с насадкой для смешивания.

1. В емкость наливается вода.
2. В воду добавляются шлаки и зола в необходимом количестве.
3. Смешать все компоненты до образования однородной массы.
4. В смесь добавляется гидроксид калия.
5. Еще раз смешать компоненты.
6. Раствор заливается в необходимую форму.

Для более быстрого засыхания форму защищают пленкой от попадания влаги.

Геополимерный бетон может включать в себя и другие ингредиенты. Если добавить в раствор смолу, клей или древесину, существенно изменятся характеристики стройматераила.

Области применения

Широко используется в строительстве. Из геополимера возводятся различные облегченные и несущие конструкции. Прочность и характеристики материала позволяют делать стены тоньше. Материал можно использовать как в малоэтажном, так и в многоэтажном строительстве. Отлично подходит как для строительства жилых, так и общественных зданий.

Натуральные материалы помогают в создании комфортного микроклимата внутри помещений. Иногда применяются для отделки внутренней или внешней части зданий. Реже из геополимеров создают элементы декора: вазы для растений, статуи и прочие украшения.

The following two tabs change content below.

О себе: Специалист широкого профиля. Опыт работы редактором и автором статей в должности журналиста более 12 лет. Закончил филологический факультет Белорусский государственного университета (Отделение русского языка и литературы) и получил диплом по специальности «Филология. Преподаватель русского языка и литературы».

Что такое геополимерный бетон?

Во все времена учеными проводились опыты и эксперименты, на которых исследовались смеси, сочетающие природные и искусственные компоненты. Такой тандем позволял получать материалы с более высокими эксплуатационными качествами, поскольку элементы искусственного происхождения усиливали все показатели тех составляющих, которые дала природа. Материалы, полученные таким путем, назывались композитными или полимерными. Один из них – геополимерный бетон, который является новейшим экологически чистым и безопасным стройматериалом. Приставка «гео» (на греческом – «земля») является подтверждением, что новый материал содержит только натуральные ингредиенты.

Инновационная бетонная смесь не является чем-то новым – она уже была известна человеку еще в древности: при строительстве пирамид в Египте использовался подобный стройматериал. К сожалению, его точная рецептура осталась тайной для современного человека, но благодаря внедрению новейших технологий ученые смогли восстановить примерный состав, технологию и получить почти такой же аналог, каким был геополимерный бетон в древности. Но это факт только исторический и к современному строительству он относится лишь частично.

Описание инновационного раствора

Одно из самых важных свойств инновационной бетонной смеси – набор максимальной прочности за короткое время: чтобы полностью затвердеть, ей нужна всего неделя, тогда как традиционному раствору для этого понадобится ровно в 4 раза больше времени.

Геополимерный бетон, как и портландцемент, состоит из нескольких компонентов, но их состав значительно разнится. Новый раствор состоит в основном из золы и шлака – отходов разных отраслей. Ранее подобные отходы совершенно не перерабатывались и только загрязняли окружающую среду. Конечно, выпуск инновационных стройматериалов не решит эту проблему сразу, зато зола и шлаки станут значительной сырьевой базой для их изготовления.

Преимущества применения

Как утверждают специалисты, геополимерный бетон – продукт с большим будущим: в отличие от портландцемента его используют при изготовлении облегченных конструкций. Но это не все: по своим теплосохраняющим характеристикам новая бетонная смесь намного превосходит другие стройматериалы, которые используются при возведении зданий. Например, стена из этого геополимера толщиной всего в 30 см сохраняет тепло так же, как кирпичная, но толщиной в 1,25 м.

Соответственно, применяя для строительства инновационный раствор, можно значительно сэкономить средства:

1. Можно возводить здания, используя меньшее количество стройматериалов.
2. Благодаря низкой теплопроводности геополимерного стройматериала снизятся расходы на обогрев помещений в них.

Основные характеристики

По утверждению специалистов, геополимерный бетон является стройматериалом будущего, поскольку обладает прекрасными эксплуатационными характеристиками, такими как:

1. Малая усадка.
2. Высокая прочность на сжатие.
3. Устойчивость к кислотам.
4. Низкая проницаемость. Этот показатель почти равен аналогичному показателю гранита.
5. Отличная устойчивость против высоких температур – до +1300°. Ученые провели эксперимент: на протяжении 120 минут подвергали панели из геополимерного бетона и портландцемента воздействию очень высокой температуры. После этого изделия из инновационной смеси остались совершенно целыми, в то время как на панелях из портландцемента появилось много трещин и сколов.

Но самым ценным свойством рассматриваемого нами раствора является то, что он выделяет минимум парниковых газов.

Если сравнивать структуру нового стройматериала, то она напоминает таковую натурального камня, благодаря чему имеет более высокие свойства, чем обычный раствор. Но самое главное – можно приготовить геополимерный бетон своими руками, поскольку это совсем не сложно. Необходимо только подготовить нужные для работы составляющие.

Особенность состава

Рецептура является достаточно простой, а компоненты – доступными: зольная пыль, вода, гидроксид калия, жидкое стекло и шлак. Последний ингредиент необходим для придания прочности и долговечности. Но он один не может защитить готовые изделия от растрескиваний, которые неизбежны во время усадки. Этот недостаток устраняет наличие зольной пыли. Более того, оба компонента укрепляют бетонную смесь, и она сможет устоять перед любыми негативными факторами.

Почему именно зольная пыль? Потому что даже сам по себе этот компонент обладает высокими технологическими и физическими свойствами, поэтому введение его в состав помогает повысить прочностные показатели готовых изделий (до уровня гранита).

Также усилить прочность стройматериала призваны входящие в состав алюминиевые силикаты. Они, вступая со щелочью в реакцию, полимеризуются. Благодаря этому образуется твердый монолит. Именно эта реакция компонентов послужила толчком к появлению другого названия материала — его называют шлакощелочной бетонной смесью.

Подготовка к работе

Прежде чем приступить к работе, нужно подготовить:

1. Емкости.
2. Инструменты.
3. Спецодежду.
4. Респиратор.
5. Очки.
6. Перчатки.
7. Весы, чтобы контролировать пропорции.
8. Опалубку или форму, куда будет отливаться готовый раствор.

Важная деталь: для перемешивания нужно взять лопатку из такого материала, который не будет вступать в реакцию со щелочами. Лучше всего подойдет инструмент из дерева.

Что немаловажно: смешиваясь, компоненты выделяют тепло, поэтому для перемешивания нужно взять емкость, устойчивую к повышенной температуре. Если необходимо, чтобы готовый раствор быстрее застыл, можно проложить электролиты в опалубке. В таком случае их нужно тоже заранее подготовить.

Рецепт приготовления

Домашние мастера, которые решили сделать геополимерный бетон своими руками, интересуются в первую очередь точным составом смеси. В Сети нет готового рецепта, поскольку производители держат его в тайне, а ученые продолжают работать над совершенствованием инновационного стройматериала. Можно найти много вариаций рецептуры, но при этом изначально предложенный основной состав остается практически неизменным.

Следуя ему, на изготовление 1,0 л геополимерного раствора нужно подготовить:

• 550 г зольной пыли и столько же шлака;
• 110 г воды;
• 240 г жидкого стекла;
• 180 г 45 % КОН.

Все компоненты есть в продаже, и найти их можно без проблем. Конечно, стоимость полученных в итоге изделий будет выше, чем аналогов из обычного портландцемента, зато их прочность намного превосходит бетонные элементы.

Технология приготовления

Если имеются все необходимые составляющие и инструменты, можно и самому приготовить геополимерный бетон. Технология достаточно проста, но только нужно строго соблюдать все рекомендации:

1. В помещении, где проводится работа, должна быть низкая влажность, чтобы гидроксид калия не «поплыл». Из-за этой особенности гидроксид обычно распаковывают только перед тем, как положить в раствор.
2. КОН является достаточно агрессивным материалом, поэтому работать с ним нужно, используя защитные средства — перчатки и очки.
3. Жидкое стекло тоже считается гигроскопичным и агрессивным – с ним нужно быть не менее осторожным.
4. Все работы по замешиванию нужно проводить быстро.

Если используется бетономешалка, работать предстоит в следующей последовательности:

1. Залить воду. Использовать холодную жидкость нельзя – она должна быть теплой.
2. Засыпать шлак и золу.
3. После того как все хорошо перемешается, добавить полимеры.
4. Снова перемешать до получения однородного раствора.
5. Залить смесь в формы.

Важная деталь: летучая зола является веществом с достаточно сомнительной экологической репутацией, но благодаря её применению бетонная смесь приобретает более высокую прочность, которую сохраняет очень долгое время. Поэтому если важно получить прочный материал, можно использовать и золу, но если важнее экологичность, золы можно взять меньше, а часть ее заменить цементом.

Формование изделий

Чтобы изготовить детали нужного размера и формы, можно использовать те же опалубки, что и для обычного портландцемента. Их необходимо заранее очистить и смазать отработанным или любым другим (даже растительным) маслом. После этого устанавливается арматура (если это необходимо), и лишь затем форма заполняется бетонным раствором. При заливке нужно следить, чтобы не осталось внутри пустот, из-за которых плиты из геополимерного бетона могут в будущем растрескиваться.

Уже через сутки заготовки затвердеют: на их поверхности образуется пленка. Ее наличие повысит монолитность материалов, и они смогут выдерживать более высокие нагрузки.

Варианты растворов

Для любителей экспериментов этот материал представляет широкое поле для внедрения любых задумок: изготавливая бетонную смесь, можно использовать любые органические вещества. Так, вяжущими компонентами могут послужить водорастворимые смолы. Еще один вариант — использовать вместо смол ПВА, тогда эмульгатором будет поливиниловый спирт, который есть в его составе.

Некоторые используют при изготовлении измельченную древесину. Ее вымачивают в воде и обрабатывают озонатором, после чего закладывают в бетономешалку для соединения с другими компонентами, чтобы получить в итоге геополимерный бетон. Как сделать так, чтобы полученный раствор, приобретя нужную форму, быстрее затвердел? Для этого его заливают в опалубку с электродами, через которые затем в течение 60 минут воздействуют электротоком. Причем электричество берется не от сети напрямую, а пропускается через преобразователь. После того как обрабатываемый фрагмент затвердеет, с него снимают опалубку и изготавливают следующий элемент.

Приобретение готовых смесей

Далеко не каждому потребителю или мастеру нравится экспериментировать — многие предпочитают не делать строительный бетон, а приобретать уже готовый, тем более что никаких затруднений с поиском состава не возникает: уже более 4 лет в России выпускаются геополимерные бетоны на основе глинистого сырья РТ. Производители предлагают разные марки, стоимость которых зависит от количества компонентов и их пропорций. Приобрести стройматериал можно в виде сухих смесей, в которых нет затвердителя.

В продаже есть готовые составы и российского, и зарубежного производства. Их отличия – стоимость и скорость затвердевания.

Представляет интерес продукция следующих торговых марок России:

1. «Каменный цветок».
2. «Себряковцемент».
3. «Евроцемент груп».

Из зарубежных фирм пользуются популярностью материалы таких компаний:

1. Немецкая Heidelberger Cement.
2. Испанская GRUPOSUBDI.
3. Французская LAFARGE.

Достоинства готовых материалов

Сегодня можно приобрести уже готовые бетонные заготовки разных марок. Они изготавливают с учетом следующих показателей:

1. Водонепроницаемость – марки W 2-W 12.
2. Морозостойкость – марки от F 50 до F 300.
3. Прочность – марки от М 50 до М 500.

Кроме того, в готовых смесях — для удобства в работе — объем частей каждого вида наполнителей может варьироваться в зависимости от желаемого конечного результата. Цемент в геополимерный бетон тоже входит, но его часть заменяет зольная пыль. Ее количество должно равняться сумме частей щебня, песка и цемента.

состав, пропорция, рецептура, свойства, технология производства, формула

Безопасным и экологически чистым строительным материалом является геополимерный бетон или композитный, который представляет собой искусственный камень, полученный путем формирования и твердения компонентов природного происхождения, на что указывает приставка «гео». Из такого материала древние египтяне строили пирамиды и скульптуры, которые в наши дни не утратили своей прочности и величия.

Главной особенностью бетонной смеси является повышенные физико-механические и эксплуатационные характеристики.

Геополимерный бетон: состав и свойства

Геополимерный бетон имеет следующий состав:

1. Жидкое стекло.
2. Гидроксид калия 40-процентный.
3. «Летучая зола» или зольная пыль (зола уноса).
4. Шлаки.
5. Связующие и закрепляющие полимерные компоненты.
6. Вода.

Свойства такого материала значительно лучше по сравнению с портландцементом, а из большого перечня достоинств можно выделить:

1. Меньший вес по сравнению с обычным бетоном.
2. Хорошую устойчивость к коррозии.
3. Высокую экологичность.
4. Отсутствие парникового эффекта и трещин в структуре.
5. Низкую теплопроводность по сравнению с другими строительными материалами – стена из геоплимера толщиной 30 см приравнена к стене из кирпича толщиной 125 см.
6. Высокую плотность, создающую низкую усадку и проницаемость, которая приравнена к натуральному граниту.
7. Низкое количество выделяемых газообразных веществ – на 90% меньше, чем обычные бетоны.
8. Высокие показатели огнеупорности – выдерживает температуры до +1316°С, при которых сохраняется структура и прочность камня.
9. Хорошую степень эластичности, позволяющей создавать декоративные элементы с изящными формами.
10. Высокую прочность на сжатие и растяжение.
11. Устойчивость к воздействиям агрессивных сред и кислот.
12. Сравнительно дешевый стеновой материал.

Кроме всего прочего уникальная рецептура геополимерного бетона обеспечивает быстрое затвердевание и многократную цикличность «замораживания-оттаивания». Рекомендуем к ознакомлению статью о противоморозных добавках в бетон.

Технология производства геополимерного бетона

Все ингредиенты, используемые для приготовления геополимерного бетона, берутся в строго выверенной пропорции. Процесс смешивания проходит так же, как и при смешивании стандартных бетонных составов. Результатом химических соединений, которые происходят в составе на протяжении всего процесса приготовления, получается очень прочный монолит.

Но поиски оптимальной формулы геополимерного бетона, рецептуры и технологии ученые еще не закончили, поэтому продолжаются исследования, направленные на совершенствование и улучшение свойств экологически чистого материала. Узнайте пропорции керамзитобетонной стяжки и теплопроводность керамзитобетонного блока перейдя по соответствующим ссылкам.

Важно! Главной целью таких исследований является создание материала, который сможет применяться в любых сферах строительства (дорожной и жилищной). На протяжении нескольких десятков лет над формулой смеси работали ученые разных стран: подбирали оптимальный состав и рецептуру, которая сегодня доступна не многим производителям.

Массовое производство еще не налажено, но некоторые предприятия уже разработали собственные технические условия на изготовление тяжелых и мелкозернистых бетонов, железобетонов на основе геополимерных вяжущих (ТУ5870-006-30993911-2014). Технологию производства газобетона читайте в этой статье.

Несмотря на то, что геополимерный бетон в современном строительстве не является распространенным материалом, но за ним будущее, так как многочисленные достоинства и невысокая стоимость делают его актуальным и практичным. При изготовлении строительного материала одновременно решаются две жизненно важные проблемы: использование отходов и их утилизация. Пропорции бетона для фундамента узнайте тут.

характеристики, состав как сделать своими руками

Из всех новых видов искусственного камня особый интерес для частных и профессиональных застройщиков представляют марки, в которых минеральное вяжущее частично или полностью заменено смолами. Полимерные бетоны уступают цементосодержащим составам в цене и простоте приготовления, но в разы выигрывают в прочности, декоративности и стойкости к негативным воздействиям, их сфера использования постоянно расширяется.

Оглавление:

1. Технические параметры
2. Состав бетона
3. Область применения
4. Изготовление своими руками

Описание материала, свойства и характеристики

Большую часть основы полимерного бетона занимает инертный заполнитель, помимо стандартного щебня или гравия используются минеральная крошка, кварцевый песок, деревянная стружка, туф, слюда, перлит и помолы шлаков. К нежелательным компонентам относят продукты дробления доломитовых пород, металлическую пыль, известь и обычные марки цемента. Функции связующего выполняют термопластичные или термоактивные смолы, наиболее востребованными и доступными считаются эпоксидные и полиэфирные виды. Тип и вес фракций напрямую влияют на несущие и изоляционные качества полимербетонов, для тяжелых конструкций применяются смеси с зернами от 2 до 4 мм, литьевой камень получают при засыпке песка в пределах 1,5-2,5 мм.

Частной разновидностью этих материалов является геополимерный бетон, изготавливаемый на основе золы и шлаков. К его общим свойствам и характеристикам относят:

• Отсутствие усадки, конструкции не нуждаются в дополнительном уплотнении при заливке.
• Прочность на сжатие не менее 50 МПа, на изгиб – от 3 до 11, модуль упругости до 40000. Это позволяет использовать полимербетон при возведении домов с любой этажностью.
• Морозостойкость в пределах 300-500 циклов.
• Химическую устойчивость к воздействию агрессивных сред, включая кислоты. Способность к противостоянию коррозии.
• Низкий коэффициент теплопроводности – от 0,05 до 0,85 Вт/м·°C.
• Соответствие нормам пожарной, санитарной и гигиенической безопасности.
• Ускоренные сроки затвердевания.
• Простоту обработки и заливки, высокую пластичность.

Состав геобетона

К основным компонентам этой разновидности относят:

• Измельченный шлак, придающий прочность и продлевающий срок службы.
• Зольная пыль, предотвращающая процессы усадки и растрескивания и улучшающая показатели стойкости к негативным воздействиям. Оптимальные результаты достигаются при ее смешивании со шлаком в пропорции 50:50.
• Бесцветные кристаллы 10% гидроксида калия, являющиеся универсальным химическим соединением и обеспечивающие успешное протекание щелочных реакций.
• Жидкое стекло – еще один основной связующий ингредиент, выполняющий функции ускорителя.
• Чистая и холодная вода.

С целью упрочнения и повышения эластичности в состав могут вводиться любые полимерные добавки с доступной ценой, например, полиамидные смолы. Скорость схватывания напрямую зависит от доли жидкого стекла, при необходимости замедления процессов ее уменьшают. Аналогичный эффект достигается при добавлении в смесь буры. К обязательным требованиям технологии смешивания относят соединение компонентов в условиях низких температур, в противном случае качество геополимерного бетона будет сомнительным. С учетом недавнего появления этого материала на строительном рынке его точные пропорции еще подбираются. Наиболее востребованные рецепты:

Сфера использования

Эти составы востребованы при проведении интерьерных, ландшафтных и ремонтных работ, смеси и отвердители для их приготовления рекомендуют купить с целью заливки декоративных и малых архитектурных форм. Геополимерные бетоны подходят для конструкций любой направленности. Технология подходит как для обустройства наливных полов, так и для возведения стен с хорошими энергосберегающими способностями. Конкретная область применения зависит от консистенции и пропорций.

Многие из предлагаемых готовых марок относятся к специализированным, ярким примером являются профессиональные системы для закладки деформационных швов в сильно нагружаемых конструкциях Maurer Betoflex, ремонтные составы ЗАО «ПромКлюч», наливные полы Silikal, Ремстрой, Элакор и многие другие. Можно приобрести готовые изделия из полимербетона: столешницы, лестничные пролеты и облицовку, тротуарную плитку, водоотводные лотки, раковины и аналогичную сантехнику, фонтаны, барельефы и скульптуры. Такую основу имеют многие современные грунты и шпаклевки.

Как приготовить бетон своими руками?

Итоговые характеристики полимерных разновидностей напрямую зависят от точности пропорций и однородности структуры, для самостоятельного изготовления таких растворов целесообразно купить или взять в аренду весы и бетоносмеситель. При его отсутствии размешивают с помощью дрели со специальными насадками в термостойкой емкости, с учетом повышенной агрессивности отдельных компонентов применение СИЗ на всех этапах обязательно.

Технология предусматривает ввод всех сухих ингредиентов в жидкость, а не наоборот, придерживаются следующей схемы действий: заливка в чашу воды → ввод в равных пропорциях золы и шлака и перемешивание → добавление полимеров и повторное включение смесителя или миксера → распределение геобетона в формы, опалубку или по поверхности. К общим требованиям относят ведение работ в сухом и прохладном помещении, использование деревянной или нейтральной к воздействию щелочей лопатки для выгрузки раствора и хранение гидроксида калия исключительно в запакованном виде.

Соединяемые компоненты перемешиваются быстро, но аккуратно, правильно подготовленные смеси не имеют комков и сухих включений.

По аналогии с обычными марками срок набора прочности геобетона зависит от температурных условий (и ускоряется при прогреве электродами), но длительность этого процесса сокращена вдвое. В остальных случаях он окончательно затвердевает за 7-10 дней. Условия схватывания и набора прочности полимерных бетонов отличаются от цементосодержащих типов, в первую очередь – нормами влажности. Избыток нежелателен, он приводит к появлению и набуханию кристаллизованной пленки на поверхности стяжек или изделий.

Геополимерный бетон — Свойства, состав и применение

Геополимерный бетон — это инновационный и экологически чистый строительный материал, альтернатива портландцементному бетону. Использование геополимера снижает потребность в портландцементе, который является источником высоких выбросов CO ₂ .

Что такое геополимерный бетон?

Геополимер — это название, данное Дайдовицем в 1978 году материалам, которые характеризуются цепями, сетками или неорганическими молекулами.

Геополимерный цементный бетон изготавливается из отходов, таких как летучая зола и измельченный гранулированный доменный шлак (GGBS). Летучая зола — это отходы тепловых электростанций, а измельченный гранулированный доменный шлак образуется как отходы сталелитейного завода.

Как летучая зола, так и GGBS обрабатываются по соответствующей технологии и используются для бетонных работ в виде геополимерного бетона. Использование этого бетона помогает уменьшить количество отходов, а также снижает выбросы углерода за счет снижения спроса на портландцемент.

Основной компонент геополимеров — источник кремния и алюминия, который обеспечивается термически активированными природными материалами (например, каолинитом) или промышленными побочными продуктами (например, летучей золой или пластинами) и щелочным активирующим раствором, который полимеризует эти материалы в молекулярные цепочки и сети для создания затвердевших связующее. Его также называют активированным щелочами цементом или неорганическим полимерным цементом.

Состав геополимерного бетона

Для производства этого бетона необходимы следующие материалы:

• Летучая зола — побочный продукт ТЭЦ
• GGBS — побочный продукт металлургического завода
• Мелкие и крупные заполнители, необходимые для обычного бетона.
• Раствор щелочного активатора для GPCC, как описано выше. Каталитическая жидкая система используется в качестве раствора щелочного активатора. Это комбинация растворов силикатов и гидроксидов щелочных металлов, помимо дистиллированной воды. Роль раствора щелочного активатора заключается в активации геополимерных исходных материалов, содержащих Si и Al, таких как летучая зола и GGBS.

Механические свойства геополимерного бетона

Предел прочности на сжатие геополимерного бетона достигает 70 МПа (Н / мм ² ).Бетон набирает прочность на сжатие быстрее и быстрее, чем обычный портландцементный бетон.

Прочность бетона через 24 часа оказалась более 25 МПа. Было обнаружено, что прочность на сжатие через 28 дней составляет от 60 до 70 МПа. -Ref. Автор статьи — Джеймс Олдред и Джон Дэй и результаты тестов SERC Chennai.

Другие свойства геополимерного бетона:

• Усадка при высыхании намного меньше по сравнению с цементным бетоном. Это делает его подходящим для толстых и сильно закрепленных бетонных элементов конструкции.
• Обладает низкой теплотой гидратации по сравнению с цементобетоном.
• Огнестойкость значительно лучше, чем у бетона на основе OPC. -Ссылка — Статья — Джеймс Олдред и Джон Дэй.
• Этот бетон имеет рейтинг проницаемости для хлоридов от «низкой» до «очень низкой» согласно ASTM 1202C. Он обеспечивает лучшую защиту арматурной стали от коррозии по сравнению с традиционным цементным бетоном.
• Этот бетон обладает очень высокой кислотостойкостью при испытании под воздействием 2% и 10% серной кислоты.

Применение геополимерного бетона

Применяется так же, как цементобетон. Однако этот материал еще не нашел широкого применения в различных областях.

Этот бетон использовался для строительства тротуаров, подпорных стен, резервуаров для воды, сборных настилов мостов.

Недавно первое в мире здание Структурное здание Института глобальных изменений (GCI) Университета Квинсленда было построено с использованием геополимерного бетона.Это четырехэтажное здание общественного пользования.

Подробнее: Свойства геополимерного бетона с низким содержанием кальция летучей золы

.

Потребность в бетонном строительстве будущего

Применение вяжущего материала на полимерной основе может быть идеальным выбором в гражданских инфраструктурных приложениях, поскольку обычное производство цемента требует больших затрат энергии. Более того, он также потребляет значительное количество природных ресурсов для крупномасштабного производства, чтобы соответствовать глобальному развитию инфраструктуры. С другой стороны, использование цементного бетона растет и требует поиска альтернативного вяжущего для изготовления бетона.Вяжущее на основе геополимера цементное связующее стало одним из недавних результатов исследований в области новейших технологий. Настоящее исследование направлено на обеспечение всестороннего обзора различных производственных процессов, связанных с разработкой геополимерного связующего. Другие исследования, проведенные в недавнем прошлом, показали, что большое внимание уделяется более широкому применению геополимерного связующего в сторону экономичной практики строительства. Это также предусматривает снижение глобального потепления за счет выбросов углекислого газа цементными заводами.

1. Введение

Исследования, проведенные в прошлом, показали, что геополимер на основе летучей золы стал многообещающей новой альтернативой цементу в области строительных материалов. Термин геополимер был впервые придуман и изобретен Давидовичем [1], который был получен из летучей золы в результате реакции геополимеризации. Это было получено путем химической реакции оксидов алюмосиликатов (Si ₂ O ₅ , Al ₂ O ₂ ) с полисиликатами щелочных металлов с образованием полимерных связей Si – O – Al.Hardjito и Rangan [2] продемонстрировали в своих обширных исследованиях, что бетон на основе геополимера показывает хорошие механические свойства по сравнению с обычным цементным бетоном. Подробный анализ различных работ, выполненных с геополимерным бетоном, приведен в таблице 1.

Геополимер может быть произведен из основного сырья, содержащего кремнезем и минеральный состав, богатый глинозем. В нескольких исследованиях сообщалось о полезном использовании этих материалов в бетоне.В большинстве исследований изучается использование щелочных активаторов, содержащих гидроксид натрия и силикат натрия или гидроксид калия и силикат калия. Ченг и Чиу [3] сообщили о производстве геополимерного бетона с использованием шлака и метакаолина с гидроксидом калия и силикатом натрия в качестве щелочной среды. Palomo et al. [4] производили геополимеры с использованием летучей золы с гидроксидом натрия и силикатом натрия, а также с гидроксидом калия с комбинациями силиката калия. Результаты исследований показали превосходное образование геополимера со свойствами быстрого схватывания.Можно отметить, что присутствие кальция в летучей золе играет важную роль в развитии прочности на сжатие [5]. Присутствие ионов кальция обеспечивает более быструю реакционную способность и, таким образом, дает хорошее отверждение геополимера за более короткое время отверждения.

2. Предпосылки процесса геополимеризации

Реакция полимеризации лучше всего наблюдается в присутствии щелочной среды, такой как гидроксид натрия или гидроксид калия, и добавление силикатов может быть дополнительной ионной композицией с хорошими связующими эффектами.Реагенты в цепной реакции могут быть ускорены за счет более высокой молярной концентрации щелочных ионов; однако увеличение концентрации приводит к быстрой потере консистенции во время смешивания, что объясняется более быстрой реакцией полимера. Включение силиката натрия в раствор гидроксида натрия обеспечивает более высокое содержание силиката, благодаря чему образование геля, вероятно, будет обеспечивать более быструю полимеризацию. Аналогичная реакция наблюдается в случае добавления силиката калия к раствору гидроксида калия.Известно, что обычная органическая полимеризация включает образование мономеров в данном растворе, в котором реакция может быть ускорена для полимеризации и образования твердого полимера. Процесс геополимеризации включает три отдельных процесса, и во время начального смешивания щелочной раствор растворяет ионы кремния и алюминия в сырье (летучая зола, шлак, микрокремнезем, бентонит и т. Д.). Также понятно, что молекулы гидроксида кремния или алюминия подвергаются реакции конденсации, при которой соседние ионы гидроксила от этих ближайших соседей конденсируются с образованием кислородной связи, связывающей молекулу воды, и видно, что каждая кислородная связь образуется в результате конденсации. реакции и тем самым связывает соседние тетраэдры Si или Al.Четкое представление цепной реакции, участвующей во время полимеризации, объясняется на рисунке 1 с фундаментальным пониманием из литературы.

Полимеры чувствительны к нагреванию и могут образовывать более прочную цепь из-за поликонденсации. Это отмечено из основной химической реакции, когда под воздействием тепла молекулы гидроксида кремния и алюминия поликонденсируются или полимеризуются с образованием жестких цепей или сеток из тетраэдров, связанных кислородом. Кроме того, при более высоких температурах он производит более прочные геополимеры.Ионы алюминия требуют наличия металлических ионов Na ⁺ для баланса заряда. Давидовиц и Давидовичс [26] сообщили, что геополимеры могут быстро затвердеть при комнатной температуре и могут набрать прочность на сжатие до 20 МПа за 1 день. Comrie et al. [27] провели испытания геополимерных растворов и сообщили, что большая часть 28-дневной прочности была получена в течение первых 2 дней отверждения. Установлено, что геополимерный цемент кислотоупорный, потому что, в отличие от портландцемента, геополимерный цемент не зависит от извести и не растворяется в кислых растворах.Большинство исследований пришли к выводу, что концентрация раствора NaOH играет наиболее важную роль в прочности геополимеров на основе летучей золы. Добавление оксида кальция вместе с гидроксидом натрия ускоряет геополимеризацию летучей золы. Guo et al. [28] провели экспериментальные исследования геополимеров на основе летучей золы класса C с использованием смешанного щелочного активатора из гидроксида натрия и раствора силиката натрия. Сообщалось, что высокая прочность на сжатие может быть получена, когда молярное отношение силиката к натрию равно 1.5, а массовая доля Na ₂ O в летучей золе класса F составляла 10%. Прочность на сжатие этих образцов составляла около 63 МПа при отверждении при 75 ° C в течение 8 часов с последующим отверждением при 23 ° C в течение 28 дней.

Летучая зола с низким содержанием кальция предпочтительнее, чем летучая зола с высоким содержанием кальция (ASTM класс C) для образования геополимеров, поскольку присутствие кальция в большом количестве может повлиять на процесс полимеризации [29]. Пригодность различных типов летучей золы может быть потенциальным источником для изучения типа и эффективности реакции геополимеризации.Также сообщалось, что реакция геополимеризации может быть эффективной в летучей золе с низким содержанием кальция в зависимости от того, содержит ли она несгоревший углерод менее 5% и 10% содержания CaO, реактивного кремнезема около 40–50% и частиц мельче 45 микрон [30] . Однако об этом сообщили Van Jaarsveld et al. [5], летучая зола с более высоким содержанием CaO обеспечивает более высокую прочность на сжатие из-за образования гидрата алюмината кальция и других соединений кальция, особенно в раннем возрасте. Наиболее предпочтительный щелочной раствор, используемый при геополимеризации, представляет собой комбинацию гидроксида натрия (NaOH) или гидроксида калия (КОН) и силиката натрия или силиката калия [4, 31–35].

Palomo et al. [4] сообщили, что реакции происходят с высокой скоростью, когда щелочная жидкость содержит растворимый силикат, силикат натрия или калия, по сравнению с использованием только щелочных гидроксидов. Сюй и ван Девентер [33] подтвердили, что добавление раствора силиката натрия к раствору гидроксида натрия в качестве щелочной жидкости усиливает реакцию с летучей золой. Кроме того, геополимеризация с раствором NaOH привела к более высокому растворению минералов, чем раствор КОН.Комбинация гидроксида натрия и раствора силиката натрия после отверждения образцов в течение 24 часов при 65 ° C обеспечила более высокую прочность [33]. Сообщалось, что пропорция щелочного раствора к порошку алюмосиликата по массе должна составлять приблизительно 0,33, чтобы могли происходить геополимерные реакции. Щелочные растворы мгновенно образовывали густой гель при смешивании с порошком алюмосиликата. Предыдущие исследования также показали, что смеси с высоким содержанием воды, то есть H ₂ O / Na ₂ O = 25, обладают очень низкой прочностью на сжатие.Palomo et al. [4] сообщили, что температура отверждения является важным показателем увеличения прочности геополимеров на основе летучей золы и улучшает механическую прочность. Было обнаружено, что более высокая температура отверждения и оптимальное время отверждения влияют на увеличение прочности на сжатие геополимерного бетона. Было доказано, что щелочная жидкость, содержащая растворимые силикаты, увеличивает скорость реакции по сравнению со щелочными растворами, содержащими только гидроксид.

3. Долговечные свойства геополимерного бетона

С точки зрения долговечности геополимерные продукты обладают хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям; однако они не устойчивы к воздействию высоких температур выше 400 ° C.Несколько экспериментальных исследований показали, что образцы геополимерного бетона, погруженные в серную и хлорную кислоты, оказались устойчивыми к воздействию кислоты. В то время как цемент на основе портландцемента показал нежелательную реакцию и привел к ухудшению качества поверхности с последующей потерей веса (Давидовиц, 1994). Обширные исследования также показали, что термоотверждаемый геополимерный бетон на основе золы-уноса обладает отличной стойкостью к сульфатному воздействию из-за образования более прочной полимерной цепи из-за реакции поликонденсации.Эффекты кислотного воздействия также вызывают снижение прочности на сжатие термоотверждаемого геополимерного бетона; степень разложения зависит от концентрации кислотного раствора и продолжительности воздействия. Однако стойкость термоотверждаемого геополимерного бетона к серной кислоте значительно выше, чем у портландцементного бетона, как сообщалось в более ранних исследованиях.

Несколько исследований показали, что добавление волокон является эффективным методом улучшения механических характеристик хрупкого материала, такого как бетон, за счет обеспечения механизма остановки трещин [36].Были проведены ограниченные исследования для анализа влияния фиброармирования на геополимерный бетон. Дальнейшие исследования необходимы для изучения влияния стальных и стеклянных волокон на геополимерный бетон, которые будут изучаться систематически. Кроме того, хорошо известно, что повышение вязкости разрушения обеспечивается, по существу, за счет образования перемычек волокон вблизи раскрытия трещины перед ее распространением. Линейно-упругое поведение матрицы не могло существенно измениться для волокон с малым объемом.Однако поведение после растрескивания можно существенно изменить, увеличив прочность, ударную вязкость и долговечность материала. Дальнейшее исследование должно быть сосредоточено на влиянии добавления волокна на характеристики геополимерного бетона после образования трещин.

4. Резюме

Из более ранних исследований стало ясно, что имеется хорошая научная информация по оценке химических и физических свойств геополимерного бетона. Также очень мало работ было опубликовано о влиянии фибробетона на геополимерный бетон.Необходимы дальнейшие исследования для изучения сопротивления разрушению этого хрупкого композита. Добавление стекловолокна может продемонстрировать разумное улучшение прочностных свойств геополимерного бетона благодаря свойствам деформационного упрочнения при разрушении. Концентрация и тип щелочи должны быть тщательно исследованы, чтобы выбрать комбинацию и дозировку щелочи для летучей золы. Влияние щелочных активаторов на скорость отверждения геополимеров при различных режимах отверждения должно быть хорошо задокументировано.Режим отверждения на упрочняющие свойства геополимерного бетона требует особого внимания для улучшения прочностных свойств. Скорость увеличения прочности при различных режимах отверждения необходимо исследовать с помощью измерений скорости ультразвуковых импульсов. Механические характеристики образцов геополимерного бетона при повышенной температуре (600–800 ° C) должны быть оценены для проверки его потенциальных применений в качестве жаропрочного строительного материала.

Авторское право

Авторское право © 2013 K.Шринивасан и А. Сивакумар. Это статья в открытом доступе, распространяемая по лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

.

Геополимерный цемент и геополимерный бетон — Институт геополимеров

Посмотрите БЕСПЛАТНЫЙ веб-семинар (продолжительность 2 часа 15 минут), охватывающий различные аспекты геополимерной науки с реальными приложениями, включая особое внимание геополимерному цементу и бетону, чтобы отметить его успех коммерциализация.

В недавнем техническом документе № 24 разоблачаются ложные значения выбросов CO ₂ , опубликованные в нескольких научных статьях. См. «Ложные значения CO ₂ , опубликованные в научных статьях».

Геополимерный цемент часто смешивают со шлаком, активированным щелочами. Последний разрабатывался с 1956 г. на территории бывшего СССР (ныне Украина) Г.В. Глуховский. Щелочная активация, которая обычно выполняется с использованием коррозионных химикатов (см. Ниже «Удобство для пользователя»), используется исключительно для изготовления бетонов. Материалы, активируемые щелочью, не производятся отдельно и не продаются третьим лицам в качестве коммерческих цементов. Напротив, геополимерная технология с самого начала была нацелена на производство вяжущих и цементов для различных областей применения.

Видео подчеркивает основные различия между щелочно-активированными материалами / щелочно-активированными строительными материалами и геополимерами, перейдите к « Почему щелочно-активированные материалы НЕ являются геополимерами? “

Для получения подробной информации о геополимерных цементах и ​​бетонах на основе летучей золы см. Технический доклад № 22 на GEOASH: геополимерные цементы на основе летучей золы, а также недавно обновленную книгу« Геополимерная химия и применение », главы 12, 24 и 25, а результаты европейского исследовательского проекта GEOASH — в следующем разделе.Вы также можете перейти в библиотеку геополимеров и загрузить несколько статей, например, # 21 Geopolymer Cement Review 2013, # 22 GEOASH, # 23 GP-AIRPORT .

В этом разделе мы разрабатываем:
a) Недавние промышленные разработки геополимерного бетона (100 000 тонн и +)
b) Удобную для пользователя концепцию геополимерного цемента.

100 000 тонн геополимерного бетона для аэропорта + эко-здание

Brisbane West Wellcamp Airport (BWWA), Toowoomba, Queensland , первый общественный аэропорт Австралии, построенный с нуля за 48 лет.BWWA начала полностью функционировать с коммерческими рейсами, выполняемыми Qantas Link в ноябре 2014 года. См. Наши Новости от 14 октября 2014 года, 70 000 тонн геополимерного бетона для аэропорта.

Этот проект знаменует собой очень важную веху в инженерии — крупнейший в мире проект по геополимерному бетону. BWWA было построено из геополимерного бетона примерно 40 000 м 2 ³ (100 000 тонн), что делает его крупнейшим применением этого нового класса бетона в мире. Геополимерный бетон, разработанный компанией Wagners, известный как Earth Friendly Concrete (EFC), оказался хорошо подходящим для этого метода строительства из-за его высокой прочности на изгиб, низкой усадки и характеристик удобоукладываемости.Сверхпрочный геополимерный бетон толщиной 435 мм, используемый для разворотного узла, перрона и покрытия рулежных дорожек самолетов, принимает тяжелый груз Боинг 747 для регулярного воздушного сообщения между аэропортом Тувумба-Веллкемп BWWA и Гонконгом. Технические подробности см. В статье Glasby et al . (2015), EFC Геополимерно-бетонные покрытия для самолетов в аэропорту Брисбен Вест Веллкэмп , в нашей библиотеке, технический документ № 23 GP-AIRPORT. Технический доклад по геополимерному покрытию самолетов.

Проф.Визит Джозефа Давидовица в аэропорт Тувумба-Веллкемп.

3 октября 2015 года Джозеф и Ральф Давидовиц вылетели из аэропорта Сиднея в аэропорт Тувумба-Веллкэмп, чтобы посетить компанию Wagners.

Визит профессора Джозефа Давидовица в Институт глобальных изменений, Брисбен, Квинсленд, Австралия.

7 октября 2015 года Джозеф и Ральф Давидовитс вместе с Томом Гласби и Расселом Генрихом, компания Wagners, поехали из Тувумбы в Брисбен. Наша новость от 10 декабря 2013 года была озаглавлена ​​«Первое в мире общественное здание из конструкционного геополимерного бетона».Он представил первое в мире здание, успешно использующее геополимерный бетон для строительных целей, — Институт глобальных изменений, Университет Квинсленда, Брисбен, Квинсленд, Австралия. 4-этажное здание, предназначенное для общего пользования, состоит из 3 подвесных этажей из геополимер-бетона с 33 сборными панелями. Они изготовлены из геополимерного бетона на основе шлака / летучей золы, созданного по технологии Earth Friendly Concrete (EFC), торговой марки Wagners для их коммерческой формы геополимерного бетона.

Массовое производство геополимерного цемента

В геополимерном лагере 2009 г. в Сен-Кантене, Франция, проф.Джозеф Давидовиц выступил с программным докладом «Практические проблемы массового производства геополимерного цемента». Каковы ключевые проблемы и какие тупики? Что делать, чтобы сделать цемент, который снижает выбросы CO ₂ на 60-80%?

Основные доклады Дж. Давидовица в геополимерном лагере в 2010, 2011, 2012, 2013, 2014 и 2015 годах содержат дополнительную информацию. Перейти к основным выступлениям геополимерного лагеря.

В недавно обновленной книге Geopolymer Chemistry & Applications несколько глав посвящены геополимерам, цементам и бетонам на основе метакаолина, горных пород и летучей золы, см. Главы 8, 9, 10, 11, 12, 24 и 25. .Вы также можете зайти в библиотеку геополимеров и скачать несколько статей.

Если мы сравним под микроскопом структуру раствора из обычного цемента с другим образцом из геополимера, мы заметим, что обычный цемент представляет собой грубую наложение зерен материи. Это вызывает трещины и слабые места. Напротив, геополимерный цемент (в черном цвете) гладкий и однородный. Фактически это обеспечивает превосходные свойства.

Удобный для пользователя геополимерный цемент

Хотя геополимеризация не зависит от токсичных органических растворителей, а только на воде, для нее необходимы химические ингредиенты, которые могут быть опасными и, следовательно, требуют некоторых процедур безопасности.Правила безопасности материалов делят щелочные продукты на две категории:

• коррозионные продукты
• раздражающие продукты

Эти два класса можно распознать по соответствующим логотипам, представленным ниже.

В таблице перечислены некоторые щелочные химические вещества и соответствующие знаки безопасности. С коррозионно-активными продуктами следует обращаться в перчатках, очках и масках. Они враждебны пользователю и не могут быть реализованы в массовых приложениях без соответствующих процедур безопасности.Ко второй категории относятся портландцемент или гашеная известь, типичные массовые продукты. Геополимерные смеси, относящиеся к этому классу, также можно обозначить как User-friendly .

Когда в 1983 году в Центральной лаборатории американской компании Lone Star Industries мы начали исследования геополимерных цементов (пираментский цемент), мы решили выбрать щелочные условия, удобные для пользователя. (Na, K, Ca) -Poly (сиалат-силоксо) и K-Poly (сиалат) продукты (смолы, связующие и цементы) имеют начальное молярное соотношение SiO ₂ : M ₂ O в диапазоне от 1.От 45 до 1,85. К сожалению, этого не придерживаются другие ученые и техники, участвующие в разработке так называемых цементов, активируемых щелочами, особенно на основе летучей золы, с молярным соотношением в среднем ниже 1,0. Глядя только на соображения низкой стоимости, а не на вопросы безопасности и удобства для пользователя, они предлагают системы на основе чистого NaOH (8M или 12M). Например, в «Современном состоянии» по активированным щелочами цементам из летучей золы, ошибочно названным геополимерная технология , опубликованном в 2007 году, несколько ученых заявили, что систему чистого NaOH следует рассматривать в качестве эталона для зольной пыли. цементы (см .: Duxson P., Фернандес-Хименес А., Провис Дж. Л., Люки Г. К., Паломо А. и ван Девентер Дж. С. Дж., Геополимерная технология: современное состояние , J. Mater. Sci., 42, 2917-2933, 2007). Это враждебные пользователю условия для обычной рабочей силы, занятой на местах.

Наконец, компании отказываются поддерживать ответственность и платить высокие страховые взносы на основании таких устаревших процессов. Действительно, законы, постановления и директивы штатов побуждают к усилению мер по защите здоровья и обеспечению безопасности рабочих.Более подробная информация о геополимерном цементе на основе летучей золы представлена ​​на странице GEOASH, проект был направлен на разработку реального промышленного процесса, обусловленного этими ограничениями.

.

памятников Тиауанако (Тиауанако / Пумапунку), Боливия, сделаны из геополимерных искусственных камней, созданных 1400 лет назад. — Институт геополимеров

Стенограмма конференции профессора Джозефа Давидовица, состоявшейся в геополимерном лагере 2018 г., на сессии: Древние технологии, вторник, 10 июля 2018 г., под названием: «Программа совместных исследований, проводимая Институтом геополимеров и Universidad. Католика Сан-Пабло, Арекипа, Перу, Первые научные результаты на мегалитических памятниках Тиауанако / Пумапунку (Тиуанако), Боливия.”

Это исследование также доступно в БИБЛИОТЕКЕ ГЕОПОЛИМЕРА для бесплатного скачивания. Перейти на # K-eng. Геополимерные искусственные камни Тиауанако

Рисунок 1: Южноамериканские Анды Альтиплано с Тиауанако (Врата Солнца) / Пумапунку.

Содержание:

Видео с конференции Geopolymer Camp 2018, в которой подробно представлены все результаты.

«Мегалиты в Тиуанако / Пумапунку — это искусственные геополимеры».

61 мин, 272 МБ. Щелкните значок CC , чтобы отобразить субтитров на английском, французском и испанском языках .Щелкните значок справа, чтобы просмотреть его в полноэкранном режиме. Доступно на Youtube!

«Los Megalitos de Tiwanaku / Pumapunku son Geopolímeros Artificiales»

61 мин, 272 МБ. Щелкните значок CC , чтобы отобразить субтитров на английском, французском и испанском языках . Щелкните значок справа, чтобы просмотреть его в полноэкранном режиме. Доступно на Youtube!

Это исследование также доступно для бесплатного скачивания в БИБЛИОТЕКЕ ГЕОПОЛИМЕРА. Перейти на # K-eng. Геополимерные искусственные камни Tiahuanaco

Extended Abstract

Первые результаты этого исследования были недавно опубликованы в ведущих международных научных журналах:

1. О мегалитических плитах из геополимерного песчаника: J.Давидовиц, Л. Хуаман, Р. Давидовиц, «Древний геополимер в памятниках Южной Америки. РЭМ и петрографические доказательства », Материалы Письма 235 (2019) 120-124. DOI: doi.org/10.1016/j.matlet.2018.10.033, линия 8 октября 2018 г.

2. О геополимерных андезитовых вулканических структурах «H»: Дж. Давидовиц, Л. Хуаман, Р. Давидовиц, «Древний органо-минеральный геополимер в памятниках Южной Америки: органическое вещество в андезитовом камне. СЭМ и петрографические свидетельства », Ceramics International 45 (2019) 7385-7389, DOI: doi.org / 10.1016 / j.ceramint.2019.01.024, в строке 4 января 2019 г.

Исследование, проведенное на монументальных камнях, составляющих городище Пумапунку в Тиауанако, Боливия, доказывает, что камни являются искусственными и не вырезаны неизвестными технологии или инопланетянами. Эти чудеса создал человеческий гений, разумно эксплуатирующий ресурсы окружающей среды.

Тиауанако на озере Титикака в Боливии — это деревня, известная во всем мире своими таинственными Воротами Солнца, руинами храмов и пирамидой.Археологи считают, что это место было построено задолго до инков, примерно с 600 по 700 год нашей эры. Место Пумапунку находится по соседству с руинами загадочного пирамидального храма, построенного в то же время. Поскольку он не отреставрирован и не разработан для туристической деятельности, он менее известен широкой публике. Однако здесь есть две архитектурные диковинки: четыре гигантские террасы из красного песчаника весом от 130 до 180 тонн и небольшие глыбы андезита, чрезвычайно твердого вулканического камня, сложная форма и миллиметровая точность которого несовместимы с технологиями того времени.И не зря, поскольку археология говорит нам, что у жителей Тиуанака были только каменные орудия и не было металла, достаточно твердого, чтобы вырезать скалу. Но они могли бы вырезать гигантские блоки из красного песчаника (эти древние блоки — самые большие на всем американском континенте!), И они смогли бы перенести эти сотни тонн на место, а затем точно настроить их. Кроме того, они могли бы вырезать другие меньшие блоки из вулканического андезита, камня, который невозможно вырезать с невероятной отделкой! Археологи не могут дать никаких рациональных объяснений тому, как это было возможно.Поэтому для широкой публики предположения, которые обычно выдвигаются для объяснения этих чудес, являются достижением потерянной древней суперцивилизации или причастности инопланетян.

В ноябре 2017 года ученые собрали пробы красного песчаника и андезита на участке Пумапунку. Впервые эти камни были проанализированы под электронным микроскопом, такого еще не было! Они обнаружили искусственную природу камней. Они сравнили камни памятников с местными геологическими ресурсами и обнаружили много отличий.

Андезитовая порода — вулканический камень из магмы. Он состоит в основном из кремнезема в форме полевого шпата плагиоклаза, амфибола и пироксена. Но ученые обнаружили наличие органического вещества на основе углерода. Органическое вещество на основе углерода не существует в вулканической породе, образовавшейся при высоких температурах, потому что она испаряется. Найти его в андезитовой породе невозможно. А поскольку мы обнаружили органическое вещество внутри андезитового вулканического камня, у ученых будет возможность провести анализ датировки углерода-14 и определить точный возраст памятников.Этот органический элемент представляет собой геополимер на основе карбоновых кислот, который в результате вмешательства человека был добавлен в андезитовый песок для образования своего рода цемента.

Гигантские глыбы красного песчаника поднимают еще одну проблему. Песчаник — это осадочная порода, состоящая из зерен кварца и глинистой связки. Есть несколько возможных геологических источников, но ни один из них не соответствует камням археологических памятников. Ни один из известных карьеров не может добыть массивные блоки длиной 10 метров. К тому же местный камень рыхлый и имеет небольшие размеры.Ученые обнаружили под электронным микроскопом, что красный песчаник Пумапунку не может происходить из этого региона, потому что он содержит элементы, такие как карбонат натрия, которых нет в местной геологии. Итак, откуда камень? От сотен до тысяч километров? Какими средствами их перевезли? Фактически, электронный микроскопический анализ доказывает, что состав песчаника может быть искусственным (ферросиалатный геополимер) и произведен для образования цемента.

Какую технологию освоили тиванакцы? Искусственные камни были сформированы как цемент. Но это не современный цемент, это природный геологический цемент, полученный путем геосинтеза. Для этого они взяли, с одной стороны, естественно рыхлые и эродированные породы, такие как красный песчаник, с близлежащей горы, а с другой стороны, рыхлый вулканический туф с близлежащего вулкана Серро Капиа в Перу, чтобы сформировать андезит. Они создали цемент либо из глины (та же самая красная глина, которую тивуанакцы использовали для гончарного дела), либо из солей карбоната натрия из Лагуна Качи в пустыне Альтиплано на юге, чтобы сформировать красный песчаник.Для серого андезита они изобрели органо-минеральное связующее на основе природных органических кислот, извлеченных из местных растений, и других природных реагентов. Затем этот цемент разлили в формы и затвердели в течение нескольких месяцев. Без глубоких знаний химии геополимеров, изучающей образование этих пород путем геосинтеза, трудно распознать искусственную природу камней. Эту химию освоить не сложно. Это расширение знаний тиванакцев в керамике, минеральных связующих, пигментах и, прежде всего, отличное знание их окружающей среды.Без отбора качественного сырья эти необычные памятники не могли бы быть созданы 1400 лет назад.

Наконец, это научное открытие подтверждает местные легенды, в которых говорится: «Камни были сделаны из экстрактов растений, способных смягчить камень». Это объяснение всегда отвергалось археологами, потому что оно не имело смысла. Свидетельства, предоставленные группой ученых из Франции и Перу, показывают, что устная традиция была правильной: они делали мягкие камни, которые могли затвердеть! Гипотеза о потерянной древней суперцивилизации или инопланетном вмешательстве ложна.Жители Тиуанако были умными людьми. Они прекрасно знали свое окружение и умели эксплуатировать ресурсы, принесенные природой.

Помимо анализа датировки углерода-14, вскоре будут проведены дальнейшие исследования, чтобы определить, были ли построены определенные памятники в регионе Куско в Перу с учетом тех же научных знаний.

Это исследование также доступно для бесплатного скачивания в БИБЛИОТЕКЕ ГЕОПОЛИМЕРА. Перейти на # K-eng. Геополимерные искусственные камни Тиауанако

Введение

Предварительные результаты по памятникам Тиауанако / Пумапунку были недавно опубликованы [1, 2].Некоторые из их методов строительства уже давно вызывают интерес и вызывают спекуляции, связанные с суперцивилизациями или инопланетным вмешательством. Традиционные теории предполагают, что составляющие каменные блоки были вырезаны из карьеров, иногда удаленно расположенных, аккуратно обработаны и подняты на место. Материаловеды в настоящее время проводят мало исследований по этим спорным темам. Однако с точки зрения строительства и строительных материалов знания, которые можно получить с помощью этого типа археологических исследований, разнообразны.В частности, он генерирует примеры, которые полезны для определения долговременных свойств геополимерных бетонов. Это помогает понять химические превращения, которым геополимерная матрица может претерпевать в течение длительного периода времени (сотни, если не тысячи лет), и предоставляет данные о механизме кристаллизации и минералогической эволюции.

Что касается египетских пирамид, то в 1980-х Джозеф Давидовиц, известный своими разработками в области геополимерной науки и геополимерного бетона [3], предложил альтернативную, но все еще спорную теорию [4, 5].Он предположил, что блоки представляли собой тип раннего бетона, состоящего из дезагрегированного известняка с плато Гиза, Египет, цементированного полисилико-оксоалюминатом натрия или калия, геополимерного связующего поли (сиалата) и отлитого в блоки на месте. Несмотря на решительную оппозицию египетского правительства [6], несколько ученых опубликовали исследования, которые подтверждают наличие археологического геополимерного бетона в пирамидах [7, 8, 9, 10]. Инженеры-строители обычно понимают последствия этой новой парадигмы строительства археологических мегалитических памятников.

Мы представляем здесь наши предварительные результаты исследования памятников в южноамериканских Андах, на Альтиплано (рис. 1), а именно в Тиауанако (в испанском Тиауанако). Он расположен к юго-востоку от озера Титикака на высоте 3820 м над уровнем моря. Он состоит из глиняной пирамиды и знаменитых монолитных Ворот Солнца , сделанных из вулканического камня, андезита. Они были построены 1400 лет назад (около 600 г. н.э.) Империей Тиуанако, одной из цивилизаций доколумбовой Америки [11].

Наше исследование сосредоточено на менее известном прилегающем участке Пумапунку. В 2015 году правительство Боливии начало амбициозный проект по продвижению этого странного и малоизвестного сайта. Его официальный отчет (2015-2020, C.I.A.A.A.T) гласит (английский перевод с испанского): «… верхняя платформа пирамиды представляет самые удивительные остатки. Огромные блоки [красного песчаника], самые большие в монументальном районе Тиуанако, лежат разбросанными, как будто это место разрушило сильное землетрясение.Большие блоки красного песчаника, смешанные с раздробленными дверями в андезите, покрытые резными украшениями, — это все, что можно различить сегодня. Лепешки с геометрическими и симметричными рельефами, идеально отполированные, являются безмолвными свидетелями тех величественных и важных построек Пумапунку в прошлом ».

Рисунок 2: реконструкция пирамиды Пумапунку.

Рис. 2 — это предварительная реконструкция участка. Сам храм из песчаника очень маленький. Платформа на вершине 4-ступенчатой ​​пирамиды Пумапунку состоит из 4-х мегалитических плит красного песчаника, отмеченных красным цветом Nr 1, Nr 2, Nr 3, Nr 4, весом от 130 до 180 тонн каждая (рис.3), самый крупный из памятников Нового Света. В последние годы в Интернете процветает несколько репортажей и видео. Некоторые инженеры-строители заявляют, что памятники сделаны из определенного типа бетона. Другие утверждают, что они были построены суперцивилизациями с неизвестными технологиями. Наше исследование предполагает, что плиты представляют собой геополимерный бетон из песчаника, отлитый на месте. В окрестностях нет каменоломен, куда могли бы принести мегалитические блоки, использованные в памятнике.

Рисунок 3: общий вид Пумапунку.

Один ранний испанский хронист-конкистадор, Педро де Сьеса де Леон, посетивший озеро Титикака на Альтиплано в 1549 году, восхищался руинами Пумапунку, задаваясь вопросом, какие инструменты можно было использовать для достижения такого совершенства (английский перевод [12]) » В другом, более западном [от Тиуанако], есть другие древние останки, среди которых много дверных проемов с их косяками, перемычками и порогами, все из одного камня. Но что я особенно заметил, когда бродил по этим руинам, записывая то, что я видел, это то, что из этих больших дверных проемов выходили другие, еще более крупные камни, на которых были сформированы дверные проемы, некоторые из них были тридцать футов шириной, пятнадцатью или больше. в длину и шесть в толщину.Все это, включая дверной проем, косяки и перемычку, было одним целым камнем. Эта работа — произведение величия и великолепия, если хорошо продумано. Для себя я не понимаю, какими инструментами или инструментами это можно было сделать; поскольку совершенно очевидно, что прежде, чем эти великие камни можно было довести до совершенства и оставить такими, какими мы их видим, инструменты должны были быть намного лучше

.