Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Využití anorganických polymerů a druhotných surovin pro stavebnictví Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR Oddělení chemie geopolymerů Hanzlíček T.,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Využití anorganických polymerů a druhotných surovin pro stavebnictví Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR Oddělení chemie geopolymerů Hanzlíček T.,"— Transkript prezentace:

1 Využití anorganických polymerů a druhotných surovin pro stavebnictví Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR Oddělení chemie geopolymerů Hanzlíček T., Perná I., Steinerová M., Straka P.

2 Schéma tvorby polymerních řetězců a síťování aluminuim-silikátových vazeb •(Al-Si) solid +(OH - ) liquid =[Al(OH) 4 ] - +[OSi(OH) 3 ] - (1). [OSi(OH) 3 ] - +OH - = - OSi(OH) 2 O - +H 2 O (2). - OSi(OH) 2 O - + OH - = - OSi(OH)O - + H 2 O (3 ) • M OSi (OH) 3 = M +- OSi (OH) 3 (4) monomer •2M OSi(OH) 2 O - = M +- OSi (OH) 2 O -+ M (5) monomer monomer • 3 M OSi(OH)O - = M +- OSi(OH)O -+ M (6) monomer •M + + [Al(OH) 4 ] - + OH - = M + - OAl(OH) 3 + H 2 O (7) monomer. - OSi(OH) 3 + M +- OSi(OH) 3 + M + = M +- OSi(OH) 2 –O–Si(OH) 3 + MOH (8) dimer

3 Schéma konečného polymerního řetězce •Tvořená třírozměrná a prostorová síť je elektricky vyvážena atomy sodíku, respektive draslíku, •Základní schéma : | | | | | [ - Si – O – Si – O – Al – O – Si – O – Si -] - Na + | | | | | •Tvorba anorganických polymerů proběhne za 12 – 16 hodin při normální teplotě a tlaku okolí, •Směs neobsahuje ani cement ani vápno a je prosta organických pojiv.

4 Základní vlastnosti geopolymerních materiálů •Nerozpustnost ve vodě. •Odolnost proti vysokým teplotám do 1000 °C. •Odolnost proti změnám teplot ( 900 – 20 °C). •Odolnost proti vlivu zředěných kyselin a zásad. •Nehořlavost – hmoty nevyvíjejí žádné zplodiny. •Základní „báze“ je schopná akceptovat a uzavírat do polymerní sítě řadu dalších materiálů včetně materiálů druhotných.

5 Příklady inhibovaných materiálů v geopolymerní síti •Písky včetně monofrakcí. •Vysokopecní a ocelářské strusky. •Popílky z elektrofiltrů. •Obrusy slídy. •Kamenný prach ( vápenec, čedič, opuka apod.). •Drcený porcelán. •Odpady z výroby SiC. •Dřevěné štěpky, případně papír.

6 Vstupní suroviny geopolymerních reakcí •Laboratoř úpravy nerostných surovin je zaměřena na solidifikaci druhotných a odpadových surovin v ČR, • výběr základních jílových je orientován na těžené ale nezpracovávané jíly ( znečištěné barvicími oxidy, organickými látkami apod.), •kvalifikovaný odhad množství těchto jílů je cca tun ročně, •Množství haldovaných průmyslových odpadů je v milionech tun ( vysokopecní strusky, ocelářské strusky, popílky apod.)

7 Hlavní přednosti geopolymerních směsí •Pevné a nerozpustné polymerní hmoty jsou tvořeny za normální teploty a tlaku. •Neobsahují cement ani vápenatá pojiva, stejně tak neobsahují pojiva sádrová. •Příprava jílových materiálů – jejich aktivace nevyžaduje vysoké teploty na rozdíl od výroby cementu. •Do ovzduší při aktivaci neuniká CO 2 ale pouze voda. •Podle druhu a zrnitosti plniva lze plynule měnit fyzikální vlastnosti materiálů pro různé účely použití. •Dosažení základní pevnosti lze dosáhnout již během 1 hodiny zvýšením teploty při zrání na 45 – 60 °C.

8 Historické souvislosti •Práce italských, francouzských a španělských vědeckých ústavů a laboratoří poukazuje na skutečnost, že řada antických památek nebyla postavena z tesaného kamene, ale kamene aglomerovaného. •Naše práce na tomto úseku výsledky potvrzuje na studiu originálních vzorků stavebních dílů Sumerských a v poslední době i na vzorcích přivezených z Ctesiphonu (Perská stavební památka, jihovýchodně od Bagdadu- cca 100 let př.n.l.). •V obou případech bylo prokazatelně potvrzeno, že stavební prvky nebyly páleny – nejsou tedy cihlami v pravém slova smyslu, ale byly připraveny jako aglomerát spraší s polymerní Al-O-Si vazbou. •Toto poznání i vzhledem k trvanlivosti staveb ( Pantheon v Římě, Via Appia, Ctesiphon a další) vede k zamyšlení nad možností využít geopolymerních reakcí jak ke stavebním tak rekonstrukčním účelům památek.

9 Pantheon v Římě před n.l.

10 Závěr •Předpokládáme, vzhledem k velkému množství kvalitních jílových ale nevyužívaných zásob, možnost nejen tyto jíly zpracovat, ale využít nabízených možností v jejich vytvořené amorfní polymerní síti inhibovat řadu dalších odpadů – vytvořit tak alternativní stavební materiál s řadou zajímavých vlastností. •Vzhledem k plně anorganické skladbě geopolymerů tyto materiály odolávají vysokým teplotám při kterých již nelze použít cement. •Výrazný je i význam ekologický nejen při zpracování skládek průmyslových odpadů ale důležitá je i možnost snížení emisí CO 2 v ovzduší. •Práce na solidifikaci a inhibici průmyslových odpadů jsou řešeny v rámci přijatého výzkumného plánu AVOZ AV ČR.


Stáhnout ppt "Využití anorganických polymerů a druhotných surovin pro stavebnictví Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR Oddělení chemie geopolymerů Hanzlíček T.,"

Podobné prezentace


Reklamy Google