Бетон в настоящее время является наиболее широко используемым строительным материалом в мире. Более 95% производимого и используемого сегодня цемента — это портландцемент. Однако производство портландцемента потребляет большое количество ресурсов и энергии и выбрасывает значительное количество пыли и отработанных газов (таких как КО₂ и ТАК₂), что усиливает нагрузку на окружающую среду. Кроме того, портландцемент имеет определенные ограничения при использовании в высокопрочном бетоне. Поэтому люди начали изучать использование минеральных добавок для производства нового вида вяжущего материала для замены портландцемента.

По сравнению с обычным цементом геополимеры демонстрируют превосходные механические свойства и долговечность. Кроме того, геополимеры имеют многочисленные преимущества в источниках сырья, потреблении энергии, производительности и долговечности. Их можно считать «зеленым, экологически чистым» цементом, который, как ожидается, станет ключевым экологическим строительным материалом в 21 веке.

Используя планетарный противоточный бетоносмеситель, можно равномерно смешивать сырьевые материалы в условиях высокого сдвига, что способствует более эффективной активации их реактивных компонентов.

1.Определение

 (1) Геополимер — это материал, изготовленный из алюмосиликатных соединений природного или искусственного происхождения в щелочных условиях путем геополимеризации, в результате чего получается цементоподобный материал с высокой прочностью, стабильностью и долговечностью.
 (2) Геополимер — это новый щелочно-активируемый связующий материал, отличающийся от обычного портландцемента. По сравнению с портландцементом, он использует обильное сырье, имеет более низкое потребление энергии, практически не выделяет отходов и позволяет избежать потребления известняковых ресурсов, что делает его экологически чистым строительным материалом.
 (3) С точки зрения производства геополимеры изготавливаются путем химической реакции алюмосиликатного сырья (например, метакаолина или летучей золы) со щелочным активатором; в результате этой реакции получается материал, химически аналогичный некоторому вулканическому пеплу.
 (4) Со структурной точки зрения геополимеры образуют новый класс материалов с трехмерной алюмосиликатной сеткой.
 (5) С точки зрения связей геополимеры состоят из сети ковалентных связей, образованных преимущественно кремнием и алюминием.

2.Структура

Основная структура геополимера представляет собой аморфный или полукристаллический 3D алюмосиликатный каркас. Он состоит из кремний-кислородных тетраэдров и алюминий-кислородных тетраэдров.

Использование планетарного противоточного бетоносмесителя в процессе производства способствует равномерному распределению и активации этих компонентов, что позволяет получить более однородную трехмерную сетчатую структуру.

Принципиальная схема структуры геополимера

1.Основное сырье

(1) Метакаолин, получаемый путем соответствующей термической обработки каолиновой глины.
(2) Промышленные побочные продукты, богатые алюмосиликатами, такие как доменный шлак, летучая зола, фосфогипс и глинистые отходы.
(3) Полевошпатовые хвосты, химически аналогичные метакаолину, но с небольшим количеством кальция.

(4) Щелочной активатор, обычно гидроксид натрия или калия, жидкое стекло или силикат калия.
(5) Модификаторы схватывания, слабый силикат кальция, микрокремнезем и добавки (например, замедлители схватывания).

2.Процесс подготовки

(1) Если метакаолин является сырьем, сначала активируйте его термической обработкой при температуре около 850° C. Высокотемпературный шок переводит его в реактивную форму.
(2) Затем сырье смешивается в планетарном противоточном бетоносмесителе с щелочным активатором и водой. Часто используется жидкое стекло; его модуль, концентрация и условия отверждения влияют на конечные свойства.
(3) После добавления воды и щелочного раствора смесь тщательно перемешивают, разливают по формам, уплотняют вибрацией, затем извлекают из форм и отверждают.
(4) Если сырьем является летучая зола, процедура аналогична.

Краткое описание: Основная процедура включает в себя (1) предварительную обработку сырья, (2) приготовление и дозирование щелочного раствора, (3) смешивание в планетарном противоточном бетоносмесителе, (4) литье и виброуплотнение, а также (5) распалубку и отверждение.

3.Механизм полимеризации

Процесс геополимеризации включает в себя:
(1) растворение алюмосиликатных материалов в щелочных условиях;
(2) диффузия растворенных веществ в поры;

(3) образование гелевой фазы путем поликонденсации;
(4) постепенное затвердевание в монолитный материал.
Использование планетарного противоточного бетоносмесителя в этом процессе гарантирует получение однородной смеси и более полную реакцию.

1.Физические свойства

(1) Низкие коэффициенты усадки и расширения;
(2) Отличная стойкость к высоким температурам;
(3) Более высокая прочность на сжатие, изгиб и сдвиг, чем у обычного портландцемента;
(4) Прочный и химически устойчивый в агрессивных условиях.
Использование планетарного противоточного бетоносмесителя способствует формированию плотной и однородной структуры, что напрямую способствует получению этих желаемых свойств.

2.Химические свойства

(1) Способность инкапсулировать ионы тяжелых металлов;
(2) Быстрое схватывание и затвердевание;
(3) Исключительно сильная кислотостойкость;
(4) Более высокая степень полимеризации и стойкости к окислению.

3.Преимущества

(1) Снижение потребления энергии в процессе производства;
(2) Наличие обильного и более дешевого сырья;
(3) Прочный, химически инертный и экологически чистый;
(4) Меньше усадка, большая размерная стабильность.

1.Инфраструктура и строительство:
Геополимер используется для ремонта и укрепления зданий и мостов, повышая устойчивость к землетрясениям и ураганам. В настоящее время композитные материалы из геополимеров с непрерывным волокном используются во многих регионах для структурного усиления.

2. Применение в авиации:
Геополимерные материалы, обладающие малым весом и термостойкостью, используются для изготовления компонентов самолетов, таких как панели салона и сиденья.
Использование планетарного противоточного бетоносмесителя в процессе производства гарантирует однородные свойства материала, необходимые для данного применения.

3. Применение в автомобильной промышленности:
В 1994–1995 годах команда Бенеттон F1 успешно применила геополимерные композитные материалы для компонентов своего автомобиля F1, что стало прорывом в плане легкости, устойчивости к высоким температурам и механической стабильности.

4.Литье цветных металлов и металлургия:
Поскольку геополимеры способны сохранять свою структурную стабильность при температурах 1000–1200 °C, они находят применение в литье цветных металлов и металлургии.

5.Гражданское строительство:
Геополимеры быстро затвердевают и быстро набирают прочность — обычно в течение 4 часов — что делает их идеальными для ремонта и ускоренного строительства путей на автомагистралях, в аэропортах и ​​на железных дорогах.

6. Применение в дорожном движении и ремонте:
Для ремонта автомагистралей или аэропортов,планетарный противоточный бетоносмесительможет производить быстросхватывающуюся смесь. В течение 1 часа по материалу можно ходить; через 6 часов он может выдерживать самолеты.

7. Утилизация ядерных и опасных отходов:
Геополимеры образуют решетчатую структуру, которая надежно инкапсулирует ионы тяжелых металлов и ядерные отходы, предотвращая их выброс в окружающую среду.

8. Художественное и декоративное применение:
Геополимерные материалы можно обрабатывать так, чтобы они напоминали натуральный камень, что делает их востребованными для архитектурных и декоративных элементов.

9. Складские помещения:
Использование геополимерных материалов при строительстве силосов для хранения зерна обеспечивает естественный контроль температуры и влажности, а также устойчивость к вредителям.