• FRD Polska Tomasz Olszewski - usługa gratis
  • Konferencja SPB Serock, Narvil 7-9 października 2024 patronat medialny
Jakiego artykułu szukasz?

Geopolimery – beton nowej generacji

Beton jest materiałem najczęściej wykorzystywanym przez człowieka. O jego popularności przesądza wysoka trwałość, wytrzymałość i łatwość formowania. Jego produkcja ma jednak negatywny wpływ na środowisko. Współczesne poszukiwanie proekologicznych technologii we wszystkich gałęziach przemysłu, w tym w budownictwie, powoduje sięgnięcie po rozwiązania znane już w starożytności.
Geopolimery – beton nowej generacji

Powszechne zastosowanie tradycyjnego betonu ma bardzo niekorzystne konsekwencje związane z niezwykle wysoką emisją CO2 na etapie wytwarzania tego materiału. Wyprodukowanie jednej tony betonu powoduje powstanie takiej samej ilości gazu cieplarnianego. Wynika to z procesu technologicznego, którego jednym z etapów jest wypalanie kopalin w piecach opalanych zazwyczaj miałem węglowym w temperaturach blisko 1500 stopni Celsjusza.

Poszukując ekologicznych alternatyw, mogących zastąpić tradycyjny beton, zwrócono się w stronę materiałów syntetycznych. Są nimi geopolimery.

Jak powstają geopolimery?

Geopolimery to związki uzyskiwane w wyniku reakcji chemicznej. Powstają z połączenia bogatego w tlenki glinu i krzemu surowca z silnie zasadowym związkiem, takim jak wodorotlenek sodu lub potasu oraz krzemian sodu. Początkowo rozpuszczone glinokrzemiany formują się następnie w długie łańcuchy reakcji poliaddycji. Efektem tym przemian są amorficzne lub częściowo krystaliczne struktury szkieletowe.

Metody uzyskiwania geopolimerów

Synteza geopolimerów to proces chemiczny, który polega na połączeniu wysuszonego materiału pucolanowego z wodnym roztworem odpowiedniego krzemianu z dodatkiem silnej zasady. Powstała masa zastyga w ciągu kilku godzin.

Drugą metodą jest wypalanie materiału pucolanowego z wodorotlenkiem metalu do uzyskania jednorodnego proszku, który bardzo dobrze wiąże wodę. Uzyskany tą metodą materiał ma dużo gorsze własności mechaniczne.

Rodzaje geopolimerów

Uwzględniając surowiec, z jakiego wykonane są geopolimery, wyróżnić można powstałe z:

  • metakaolitu
  • popiołu lotnego
  • spieków wulkanicznych
  • krzemionek
  • materiałów kopalnianych
  • różnego rodzaju skał

Zalety geopolimerów

Geopolimery znacznie różnią się składem w porównaniu z cementem portlandzkim – głównym składnikiem tradycyjnego betonu. Mają tym samym inne cechy niż materiał z cementu portlandzkiego. Geopolimery powstałe z popiołów lotnych są bardziej porowate, uzyskany z nich beton nie poddaje się zjawisku powstawania rys skurczowych.

Uzyskany z geopolimerów materiał swoimi właściwościami może konkurować ze znanym dotychczas betonem.

Cechuje go:

  • wysoka wytrzymałość na ściskanie i zginanie
  • wysoka kwasoodporność
  • odporność na chlorki i siarczyny
  • odporność na działanie czynników atmosferycznych
  • mrozoodporność
  • wysoka adhezja ze stalą
  • lepsza niż w przypadku tradycyjnego betonu ochrona zbrojenia przed korozją
  • krótki czas wiązania

Czynnikiem dającym geopolimerom przewagę nad betonem na bazie cementu portlandzkiego jest proces ich produkcji, który nie wymaga wypalania kruszyw, a co za tym idzie - ogranicza emisję szkodliwego CO2. Szacuje się, że zastosowanie geopolimerów pozwoli zmniejszyć nawet o 80% wytwarzanie gazów cieplarnianych.

Kolejnym proekologicznym aspektem geopolimerów jest możliwość wykorzystania w ich produkcji odpadów z innych gałęzi przemysłu, takich, jak choćby żużel wielkopiecowy, mikrokrzemionka, popiół lotny, a nawet tzw. czerwony szlam, czyli toksyczny produkt uboczny wytwarzania aluminium z boksytów.

Zastosowania geopolimerów

Ze względu na wysoką cenę w stosunku do betonów tradycyjnych „zielony beton” nie jest powszechnie stosowanym materiałem budowlanym. Doskonale sprawdza się tam, gdzie wymagana jest wysoka ogniotrwałość lub szybkie uzyskanie twardości – np. przy szybkich naprawach pasów startowych.

Geopolimery mogą być wykorzystywane do wykonania:

  • zapraw naprawczych
  • okładzin budynków
  • pokrycia antykorozyjnego
  • betonu architektonicznego
  • materiałów izolacyjnych
  • materiałów ognioodpornych
  • kompozytów do zaawansowanych zastosowań

Historia geopolimerów

Badania naukowe nad geopolimerami prowadzone są od 50 lat, zatem należałoby uznać je jako materiał stosunkowo młody. Za ojca polimerów uważa się profesora chemii Josepha Davidovitsa, który nazwę tę wprowadził w 1978 roku na oznaczenie mineralnego polimeru powstającego na bazie geochemii.

Jednak wiadomo, że pewnej odmiany betonu geoplimerowego użyli starożytni Rzymianie do budowy kopuły Panteonu.

Licząca 25 tysięcy lat terakotowa figurka Wenus również wykonana jest z materiału geopolimerowego.

Pojawiła się hipoteza, że technologię geopolimerów wykorzystali Egipcjanie do wznoszenia piramid. Alternatywnie do transportowania wielkich bloków skalnych, mieli formować je na miejscu budowy. Poparciem tej hipotezy jest fakt, że ilasty wpień zawierający kaolinit, z którego mógł być wykonany sztuczny kamień, to materiał popularny w okolicach Gizy.

Współcześnie beton geopolimerowy używany jest w ograniczonym zakresie. Uważa się, że powoli będzie znajdował zastosowanie w innych gałęziach przemysłu, głównie w odlewnictwie czy produkcji kompozytów, a także przemyśle areronautycznym.

Treści powiązane

Rodzaje i zastosowanie cementów
Rodzaje i zastosowanie cementów
Cement to kluczowy składnik betonu, innych materiałów budowlanych i wykończeniowych. Skąd pochodzi? Jakie ma właściwości? Czym się różnią poszczególne rodzaje cementu a tym samym do czego są wykorzystywane? Jakie są klasy cementów? Te informacje zbieramy w poniższym artykule.
Rozwój budownictwa prefabrykowanego
Rozwój budownictwa prefabrykowanego
Nowoczesna prefabrykacja to dziedzina w Polsce raczkująca. Rodzime budownictwo posługuje się ciągle bardzo tradycyjnymi rozwiązaniami. Jednak wyższa jakość gotowych elementów budowlanych, skrócony czas realizacji inwestycji i duża ekonomiczność wynikające z zastosowania budownictwa systemowego powodują zwrot ku nowym technologiom.
Beton wyrobem budowlanym
Beton wyrobem budowlanym
Beton został prawnie ustanowiony wyrobem budowlanym rozporządzeniem Ministra Infrastruktury i Budownictwa z 17 listopada 2016 r., ale dopiero od 1 stycznia 2021 r. zaczęły obowiązywać wymagania wynikające z tej ustawy. Ustawodawcy przyświecała idea zwiększenia zaufania do wyrobu i podniesienia jakości rynkowej wytwarzanego betonu. To ukłon w stronę odbiorcy, nakładający jednocześnie na producenta kilka dodatkowych obowiązków.
Jaki cement budowlany wybrać i jak go stosować?
Jaki cement budowlany wybrać i jak go stosować?
Cement to jeden z podstawowych materiałów wykorzystywanych podczas większości robót budowlanych i wchodzący w skład mieszanek betonowych, tynkarskich i wielu innych produktów chemii budowlanej. Prawidłowy dobór tego budulca zapewnia trwałość wykonywanych elementów.
Budowa tunelu w Świnoujściu
Budowa tunelu w Świnoujściu
Niewystarczająca przepustowość przepraw promowych pomiędzy wyspami Wolin i Uznam była przyczyną szukania innych rozwiązań komunikacyjnych. Wzmożony ruch lokalny i turystyczny generował długie kolejki oczekujących na prom - jedyną drogę dotarcia do dzielnicy nadmorskiej i centrum administracyjno-usługowego Świnoujścia, zależną również mocno od warunków pogodowych.
​Jak rysuje się przyszłość branży prefabrykacyjnej?
​Jak rysuje się przyszłość branży prefabrykacyjnej?
Rozmowa z Przemysławem Borkiem, prezesem Zarządu Pekabex Bet SA, Wiceprezesem Zarządu Pekabex SA. na temat sytuacji obecnej i prognoz dla rynku prefabrykacji.
Domieszki do betonu
Domieszki do betonu
Tempo rozwoju branży budowlanej stymuluje pojawianie się na rynku coraz bardziej nowoczesnych dodatków i domieszek do betonu. Stanowią one szeroką gamę produktów o różnorodnej budowie chemicznej i właściwościach.
Beton zwykły kontra beton towarowy
Beton zwykły kontra beton towarowy
Beton jest najstarszym materiałem budowlanym stosowanym do budowy różnych obiektów. Jego historia liczy ponad 9000 lat. Przez szereg wieków jego receptura ewoluowała. W dawnych czasach stosowano gips lub wapno jako czynniki wiążące beton, aby obecnie dojść do nowoczesnych, bardziej trwałych i stabilnych struktur betonu towarowego.

Komentarze

brak komentarzy…