Jednou z nových možností využívání odpadů v stavebnictví je využití geopolymérních materiálů. Jedná se o využití odpadu jílového charakteru pro výrobu těchto materiálů s využitím dalších odpadů. Geopolymérní matrice se tvoří prostým smícháním složky vyrobené z aktivovaného jílového základu a alkalických vodných roztoků, nejedná se však o prostou výrobu betonu (1:3), ale o míchání poměrně agresivní alkalické kapaliny s práškovým materiálem. Syntéza geopolymeru může vznikat po tepelné aktivaci Al iontů při teplotách nad 750 st.C, kdy pak může docházet k hydrataci těchto iontů podle schematu:
(Al-Si) pevná látka + (OH)-liquid = [ Al(OH)4 ]- + [ OSi(OH)3]-
Hydratované clustry ( hrozny, hvězdice) se následně samovolně postupně zřetězují. Elektronegativní náboje aktivovaného Al3+ jsou kompenzovány kladnými ionty Na+ nebo K+ ( obecně M+ ) takto:
M+ + [Al(OH)4]- + OH- = M+- OAl(OH)3 + H2O
Pucolánová reakce tepelně aktivovaných materiálů přírodním i řízeným procesem je vysvětlena zřetězováním, tedy polymerací přizpůsobených iontů Al3+ a Si 4+ ve vodném alkalickém prostředí.
Zvláštní a výjimečné vlastnosti geopolymérních kompozitů jsou:
- odolnost proti změnám teploty
- odolnost proti teplotám nad 1000 st.C ( geoplyméry nehoří ani nevydávají zplodiny)
- dlouhodobá stálost beze změn objemu
- možnost vytvořit kompozitní materiály s koeficientem tepelné vodivosti nižším než λ= 0,25
- možnost vytvořit tenké nehořlavé deskové materiály odolávající požárům
- možnost vytvořit kompozity se dřevem, papírem, textilem apod. při zachování vysoké míry požární odolnosti
- možnost připravit směsi a kompozity pro opravu a ochranu památek, možnost vytvoření replik apod.
V ČR neexistuje výroba a využití geopolymerů v praxi, je otázkou převední laboratorních zkoušek do základní technologie výroby a zvládnutí stabilizace geopolymérních matric v provozních podmínkách. Další podmínkou je najít způsob využití anorganických průmyslových odpadů, jako např. některé druhy popílků a strusek z tavení železa a oceláren.
Příklady takto vzniklých materiálů:
- s vysokým obsahem křemenného písku, včetně monofrakčních písků. V této souvislosti bylo prokázáno, že výraznou možností je použití i vysoce jemných polétavých písků ze Sahary, které jsou nejen monofrakční, al i zasolené a tedy zcela nevhodné pro betonářské účely. Plnění ( množství přidaného materiálu může dosáhnout až 65 hm.%,
- s vysokým obsahem obrusových slíd ( velmi jemné frakce z výroby elekrtoizolantů),
- s 45 – 50 hm. % vysokopecních nebo ocelářských strusek,
- s 50 – 55 hm. % hnědouhelných nebo černouhelných popílků z klasických spalovacích procesů elektráren a tepláren,
- s 30 – 35 hm. % prachu nebo drti ze zpracování stavebního kamene,
- s 30 – 40 hm. % drti vápence, včetně prachových částic,
- s 30 – 35 hm. % drcené opuky,
- obsahující dřevěné štěpky, piliny a nebo dřevitou vlnu,
- aplikované na tkaniny
Geopolymerní pojivový tmel vytvořený z čistých jílových surovin nebo odpadů s výraznou jílovou součástí má schopnost vázat výše uvedené příklady plnících složek. Zvláštním příkladem j možnost aplikovat základní pojivovou matrici na skelnou, čedičovou nebo textilní tkaninu, čímž vznikají tenkostěnné deskové materiály s možností libovolného tvaru vhodné k tomu, aby v tenkých vrstvách zabránily vlivu vysokých teplot. Vhledem k tomu, že nehoří ani nevydávají zplodiny, mohou mít řadu průmyslových aplikací. Tyto nové materiály lze vyrábět rovněž také jako vícevrstevné materiály.
Další možností využití stavebního a demoličního odpadu – cihlového nebo betonového recyklátu jako plnohodnotné náhrady přírodního kameniva při výrobě vláknobetonu. Spojením recyklovaného stavebního odpadu se syntetickými vlákny a pojivem vzniká netradiční vláknobeton, nový kompozit, který svými vlastnostmi nabízí široké možnosti uplatnění ve stavební praxi.
Žádné komentáře:
Okomentovat