Как сделать геобетон своими руками?
Геополимерный бетон находится в стадии разработки, состав и расчет количества ингредиентов для его изготовления найти в документации сложно, поэтому предприятия опираются на ТУ. Рецепт приготовления 1 кг монолитного строительного материала своими руками следующий (компоненты указаны в граммах):
- зола — 330;
- стекло жидкое кристаллообразное — 200;
- 40% гидроксид калия, полученный электролизом— 90;
- шлаковый остаток после сжигания металла — 330;
- холодная вода — 55.
Подготовка к работе
Перед началом работы необходимо надеть средства защиты, чтобы избежать получения ожогов.
Для начала стоит уделить внимание средствам защиты, так как ингредиенты для замешивания агрессивны и могут вызвать ожоги слизистых. Подготавливается следующий инвентарь:
- резиновые перчатки;
- защита для глаз;
- спецодежда;
- респиратор.
При смешивании химические элементы выделяют большое количество тепла, поэтому при работе с ними используют таз или другую емкость, которая устойчива к высокой температуре. Для быстрого затвердевания теста к опалубке прикладывают электролиты. Чтобы самостоятельно в домашних условиях сделать геополимерный бетон, потребуются такие инструменты и материалы:
- бадья;
- деревянная лопатка при работе со щелочью;
- портативные весы;
- электролиты;
- форма.
Замешивание раствора
Сухие компоненты и воду помещают в бетономешалку. Добавляют золу и шлак в соотношении 50:50. Следующим этапом добавляют полимеры, и тщательно вымешивают смесь. Полимерными компонентами могут быть клей ПВА, смола с водорастворимыми свойствами. Составные элементы клея заменяют вяжущее вещество. А древесина, измельченная до стружки и добавленная в смесь, позволяет добиться однородного заданного цвета после затвердевания. Ее отмачивают в воде и поддают обработке озоном, затем включают в раствор. Для снижения высокой скорости твердения при замесе применяется соль борной кислоты (Na2B4O7).
Заливка смеси в формы
Готовую смесь разливают в формы, при этом отслеживая и устраняя пустоты, если таковы появляются.
Опалубку смазывают маслом и устанавливают при необходимости арматуру. Далее форму заполняют подготовленным раствором. С помощью инвертора в течение одного часа на массу воздействуют током, после предварительного затвердевания опалубку снимают. Бетон набирает прочность в зависимости от температурных условий, и этот процесс ускоряется при прогреве электродами. При заливке отслеживают и устраняют наличие пустот, из-за которых конструкция из геополимера может в дальнейшем растрескиваться. Затвердение и образование поверхностной пленки происходит в течение суток. Пленка повышает монолитность и способность выдерживать сильные эксплуатационные нагрузки.
Из чего состоит геополимерный бетон
Геополимерный бетон – это материал, который на сегодняшний день считается самым надежным и экологически чистым (ведь не зря в его название входит приставка «гео»). Натуральными составляющими такого бетона являются: жидкое стекло, зола (если быть точнее, то зольная пыль или «летучая зола»), шлак (то есть отходы металлургического производства), вода и другие, связующие и закрепляющие компоненты (например, гидроксид калия). Для изготовления инновационного бетона, который по своим свойствам значительно превосходит традиционный портландцемент, достаточно смешать все указанные компоненты в определенных пропорциях.
Жидкое стекло – это водный щелочной раствор силикатов натрия или калия (часто его еще называют силикатным клеем), который применяется для изготовления кислотоупорного цемента, огнеупорных красок, покрытий по дереву, для пропитки тканей; а также для склеивания целлюлозных материалов.
«Летучая зола» – это несгораемый остаток в виде шлака, получающийся в результате сгорания растительного сырья или топлива (он накапливается на стенках). «Летучая зола» – это материал, который в изобилии имеется на промышленных предприятиях и в котельных. Чтобы получить геополимерный бетон наибольшей прочности, золу смешивают со шлаком в пропорции 1:1.
Гидроксид калия – это неорганическое соединение, представляющее собой мелкие бесцветные кристаллы, которые хорошо впитывают в себя воду и быстро тают под воздействием кислорода. KOH вступает в бурные реакции с кислотами и металлами, выделяя при этом водород. Ввиду того, что это соединение является очень едким, его относят к классу опасности 2 (при попадании на кожу и слизистую приводит к ожогам). Однако пищевая промышленность широко использует гидроксид калия в качестве добавки Е525; его применяют при изготовлении жидкого мыла и как электролит в щелочных батарейках.
Технология получения в условиях предприятия
Натуральный геобетон производят из шлака и зольной пыли с добавлением жидкого стекла, гидроксида калия и воды. Все ингредиенты смешиваются в строгих пропорциях при низкой температуре, благодаря чему протекают нужные для набора прочности химические реакции. При соблюдении технологии, после затвердевания образуется полностью монолитная структура. Шлак в составе геобетона придает ему высокую прочность, а зола обеспечивает устойчивость к сжатию.
Геополимерный блок изготавливается с применением измельченной древесины, вымоченной в воде и обработанной озонатором. Полученную массу добавляют в бетономешалку к раствору и тщательно перемешивают. Бетон заливают в опалубку с присоединенными электродами и в течение часа воздействуют на него током. В процессе он затвердевает и превращается в монолитный блок. Опалубка снимается и используется для следующего фрагмента.
Компоненты геобетона
Гидроксид калия представляет собой бесцветные кристаллы, обладающие высокой гигроскопичностью. При попадании воздуха они быстро теряют свои свойства, поэтому фасуются в специальную упаковку и не подлежат хранению после ее вскрытия. Жидкое стекло, применяемое при производстве геобетона, выпускается в виде кристаллов. Встречается оно в магазинах, торгующих удобрениями, поскольку нужно для сельского хозяйства. Летучая зола вынимается из печи, в которой сгорает твердое топливо, или покупается на рынке. Шлак является частым отходом производства, перед использованием он измельчается до тонких фракций.
Вода, подходящая для геополимерного бетона, должна быть чистой и прохладной. В процессе смешивания происходит экзотермическая химическая реакция, и выделяемое тепло компенсируется низкой температурой жидкости. Полимерные добавки, например, клей ПВА, эпоксидная или полиамидная смола, придают бетону хорошую эластичность. Если необходимо снизить скорость твердения, то применяется декагидрат тетрабората натрия.
Приготовление своими руками
Однозначного ответа на вопрос: как сделать геополимерный бетон, не существует, так как пропорции, предлагаемые специалистами, разнятся и требуют экспериментального подхода. В домашних условиях используют те же компоненты, что и в промышленности, только они берутся в гораздо меньших количествах. Для производства геобетона рекомендуется выбрать прохладную сухую погоду. В подходящую термостойкую емкость помещаются ингредиенты и смешиваются до получения однородной пластичной массы, без включения уплотнений и комков сухого вещества. Удобно это делать, применяя дрель или перфоратор со специальной насадкой. Примерный рецепт для приготовления 1 кг геобетона (в граммах):
- Зольная пыль — 330.
- Шлак — 330.
- Жидкое стекло — 200.
- Вода — 55.
- КОН 45 % — 90.
Раствор производят небольшими порциями незадолго до применения, поскольку жидкое стекло, содержащееся в его составе, обеспечивает быстрое схватывание геобетона. При необходимости хранения готовой смеси, количество этого компонента уменьшают. Гидроксид калия очень агрессивен, поэтому во время работ обязательно использовать защитные очки, перчатки и респиратор. Геополимерный состав помещается в опалубку, которую желательно сделать с электролитами, тогда он затвердеет за сутки, в противном случае на это уйдет до 10 дней.
Сферы применения
Благодаря характеристикам геобетона, с его помощью возводятся сооружения любой высоты и конструкции. В помещениях создается комфортный для обитания людей микроклимат, в связи с его натуральностью и экологичностью. Толщина стен, по сравнению с кирпичными, уменьшается в 3 раза, а теплосберегающие свойства остаются на высоком уровне.
Характеристики и отличительные черты
Преимущества геополимерного бетона.
Геополимерные смеси имеют ряд преимуществ среди других бетонов. Главное преимущество заключается в простоте их изготовления. Все необходимые компоненты довольно легко достать. Стоят они совершенно недорого. На разработку обычного цемента, который находится в бетоне, вам придется потратиться гораздо больше.
Следующей отличительной чертой, которой обладают бетоны нового поколения, является огромная устойчивость к коррозии. Они гораздо быстрее застывают. Уже через пару дней с таким материалом можно осуществлять первые манипуляции.
Для окончательного затвердения у него уйдет всего неделя. Обычному же бетону понадобится целый месяц.
В отличии от классического цемента этот экологически безопасный материал обладает повышенной степенью сцепки с любой поверхностью. Кроме того, он выдерживает перепады температуры, а также различные кислотные реакции. Отлично сохраняет свою форму, не трескается, не разрушается под влиянием различных погодных условий, не деформируется по истечению долгого времени.
У данной строительной смеси прекрасная пожаробезопасность. Для подтверждения данной теории был проведен научный эксперимент. Блок из геополимера раскалили до более 200 градусов, продержав его в таком состоянии двое суток. Когда же бетонный блок остыл, на нем не обнаружилось ни одного малейшего повреждения.
Изготовление
Все сыпучие вещества, входящие в состав геополимера, нужно смешать в отдельной емкости из укрепленного стекла, после чего аккуратно влить в них воду, охлажденную до комнатной температуры. Во избежание неравномерного твердения, раствор помешивается деревянной лопаткой, пока не станет полностью однородным.
Признаком происходящей реакции станет нагрев смеси, сопровождающийся выделением пузырьков углекислого газа. Если подвергнуть состав дополнительной тепловой обработке, нагрев его до 80 градусов, он отвердеет уже за сутки. Застывание в стандартных условиях растянет этот срок на неделю, но химические процессы, проходящие внутри бетона, сделают из него прочную монолитную конструкцию, хорошо подходящую для строительства.
Области применения
Ранее геобетон использовали для укладки дорожек, но с изучением материала возможности расширились. Например, в Австрии создали аэропорт с техническими постройками из такого материала. Геополимерный бетон используют для сложных конструкций: сверхпрочных балок и панелей, ж/д шпал и труб канализации. Кроме этого, из него возводят мосты и различные объемные сооружения за счет эластичности и устойчивости. А в архитектуре он целесообразен для изготовления колонн, создания скульптур или памятников. Геобетон можно использовать практически во всех элементах и изделиях, в которых применяют классический тип.
Как сделать своими руками
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.
Достоинства геополимерного бетона
Данный материал обладает следующими преимуществами:
- имеет маленький удельный вес;
- низкое содержание токсичных веществ;
- устойчив к коррозии, растрескиванию, высоким и низким температурам;
- является негорючим;
- обладает высокой прочностью на сжатие;
- способность быстро набирать наибольшую прочность за короткий период;
- имеет низкую теплопроводность;
- отличается малой усадкой (то есть сразу же по окончании строительства можно приступать к отделочным работам);
- устойчив к химическим реагентам;
- скорость затвердевания в 3 раза выше, чем у бетона традиционного;
- низкая паропроницаемость;
- выделение парниковых газов минимальное;
- экологически чистый;
- долговечный;
- невысокая стоимость составляющих материала;
- прост в обработке.
Инструменты для бетонных работ
Агрессивные вещества, входящие в состав бетонного раствора, могут повредить кожу, потому во время приготовления ее надо защитить спецодеждой. На лицо при этом надевается респиратор, а на глаза – специальные защитные очки. Геополимерный бетон при изготовлении будет выделять тепло, потому для соединения отдельных химических реактивов понадобится емкость из укрепленного стекла. Размешивание бетонной смеси ведется с помощью деревянной лопатки, что не будет вступать в реакцию со щелочами.
Чтобы сделать геополимеры со свойствами, подходящими для строительства, понадобится подобрать правильные пропорции каждого действующего вещества. В этом помогут высокоточные электронные весы.
Для приготовления малых порций можно воспользоваться простыми кухонными весами. Процесс отливки отдельных блоков также потребует специальной формы. Для ускорения застывания подойдет деревянная опалубка с электродами, протянутыми в ней.
Производители
Далеко не все любят эксперименты. И в случае с геополимерным бетоном проще бывает купить готовую смесь, чем заниматься приготовлением строительного бетона.
В 2012 году было налажено промышленное производство геополимерного бетона на основе шлака и летучей золы.
Потребителям предлагают такие марки бетона:
- М50-М500 (по прочности);
- W2-W12 (по водонепроницаемости);
- F50-F300 (по морозостойкости).
Цена на этот материал зависит от пропорций и количества всех компонентов. Продаётся цемент в виде сухой смеси без затвердителя.
Из статьи можно узнать что лучше пенобетон, газобетон или шлакоблоки.
Российские производители
- «Евроцемент групп». Крупнейшая компания по выпуску цемента. Штаб-квартира находится в Москве. Компания выпускает свою продукцию на 19 заводах и 36 филиалах в России, Украине и Казахстане. Производитель предлагает высокомарочный бетон. Всё производство автоматизировано. Геополимерный бетон производится на компьютеризированных бетонных узлах. Цена одного мешка сухой смеси без затвердителя – от 190 р.
- «Себряковцемент». Градообразующее предприятие г. Михайловка Волгоградской области. Предприятие самостоятельно реализует собственную продукцию. Компания заключает прямые договоры с потребителями. Бетонные смеси и другую продукцию производителя ежегодно отмечают на выставках. Несколько лет подряд предприятие завоевывает звание «Лидер качества». Цена его продукции отвечает качеству. Стоимость мешка геополимерного бетона – 175 р.
- «Каменный цветок». Марка представлена на рынке универсальными, кладочными и штукатурными смесями. Повышенным спросом пользуется пескобетон этой марки. Он состоит из цемента марки ПЦ 400Д0, ПЦ 500Д0 и фракционного песка. Что касается цен, то они вполне демократичны и зависят от объемов закупки. Мешок геополимерного бетона можно купить за 180 р.
Европейские марки
Геополимерный бетон – отличный материал для решения самых разных строительных задач. За ним будущее. Всего за несколько лет он сумел хорошо зарекомендовать на строительных площадках самого разного уровня. Значительное преимущество материала – создание гладкой поверхности, прочность которой увеличивается со временем. Но это не всё. Геополимерный бетон помогает решить другую, не менее важную задачу. Речь об утилизации отходов. Этот вид бетона позволяет создавать монолиты разнообразной формы не вредя окружающей среде.
Как сделать композитный материал своими руками
Геополимерный бетонный состав вполне возможно сделать самостоятельно. Все компоненты для приготовления можно приобрести в строительных магазинах.
Для изготовления одного литра геоплимерной смеси своими руками используются следующие пропорции:
- вода: 0,13 л;
- жидкое стекло: 0,2 кг;
- зольная пыль: 0,75 кг;
- калия гидроксид: 0,75 кг;
- шлак: 0,25 кг.
Можно дополнить состав латексами, водными смолами и ПВА.
Для приготовления композитной бетонной смеси понадобятся:
- бетоносмеситель или ёмкость – для смешивания компонентов;
- весы – для выдерживания нужных пропорций;
- лопатка из дерева, т. к. оно не вступает в реакцию с щёлочью – для перемешивания;
- опалубка (форма) – для заливания раствора;
- респиратор, халат, очки – для защиты.
Технология приготовления смеси в домашних условиях
Технология для изготовления геополимерного бетона относительна проста, и её вполне по силам выполнить самостоятельно. Она состоит из следующих основных этапов:
- замешивание раствора;
- устройство опалубки;
- сушка.
Перед началом работы, нужно подготовить материалы и инструменты, которые могут понадобиться. Затем замешивается раствор: вода и остальные компоненты тщательно перемешиваются до однородной массы. Это можно сделать, например, дрелью. Однако если нужен большой объём бетонной смеси, то стоит использовать бетоносмеситель. В него засыпают составляющие поочерёдно:
- сначала нужно залить воду;
- затем засыпать зольную пыль со шлаком и хорошо размешать;
- после этого добавить полимеры и смешивать раствор до готовности.
Есть также вариант рецептуры с применением цемента. В этом случае добавляется цемент в размере 20% от общего веса раствора (основные элементы – в одинаковых пропорциях). Далее состав замешивается до полной однородности, и смесь готова.
Смешивать компоненты следует быстро, а влажность воздуха нужна низкая, чтобы KOH не «поплыл».
Работать с гидосксидом калия, так же как и с жидким стеклом, нужно осторожно. К тому же нужно пользоваться средствами для защиты, т
к. KOH может вызвать ожог, попав на кожу или слизистую.
Опалубку или форму сначала смазывают. Иногда усиливают арматурой, если это требуется. Затем заливают бетон и около 60 минут воздействуют на раствор инвертором. Заливая раствор, нужно смотреть, чтобы не образовывались пустоты, т. к. они могут в будущем привести к трещинам конструкции.
Заливать надо в сухом месте, т. к. плёнка, которую образует геобетон, от воды набухает. Залитую опалубку также нужно беречь от излишней влаги.
Время отвердевания бетонной смеси зависит от температуры. При прогревании раствора, например, проложив в опалубке электроды, и пустив по ним ток после заливки, этот этап пройдёт быстрее. Электричество для этого нужно брать не напрямую в сети, а применять преобразователь.
Состав начнёт твердеть и образует плёнку через 24 часа. После бетон наберёт прочность и станет устойчив к повышенным нагрузкам. Для полного затвердевания геобетону требуется 7 дней, тогда как для обычного бетона на это нужно 28 суток.
Геополимерный бетон – натуральный материал, в производстве которого используют отходы промышленности. По структуре геобетон похож на природный камень. Широко применяется – от возведения зданий до изготовления отделки. Все компоненты его состава доступны, а технология несложная, поэтому его можно изготовить самостоятельно.
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.
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.
История создания
Геополимерный бетона называют инновационным материалом. В современном строительстве он стал популярен сравнительно недавно. Но создан он был ещё в 1978 году французским учёным Джозефом Давидовичем.
Из статьи можно узнать чем приклеить бетон к бетону.
Идею создания материала химик подсмотрел у самой природы: он заметил, что некоторые компоненты геологического происхождения при взаимодействии со щелочной средой полимеризуются. В результате опытов в этом направлении на свет появился материал, названный ученым геополимером. Под этим названием он известен и сегодня.
На видео – геополимерный бетон:
Его теорию оспаривают до сих пор. Как бы там ни было, нельзя опровергнуть тот факт, что геополимерный бетон – прочный материал с отличными качествами. И он всё чаще используется в современном строительстве.
Бетонные стеновые блоки размеры и иные характеристики можно прочитать из статьи.
Состав и свойства
В состав геополимерного бетона входят только натуральные компоненты, такие как жидкое стекло, зольная пыль, так называемая «летучая зола», шлак и другие составляющие, служащие для связывания и закрепления смеси. Изготавливают его посредством смешивания указанных компонентов в четко выверенной пропорции, при очень низких температурах. Благодаря химическим процессам, происходящим в такой смеси, получается монолит, который по своим свойствам в несколько раз превосходит обычный портландцемент.
Согласно проведенным исследованиям, геополимер очень устойчив к коррозии, а также на 90% меньше, чем стандартные бетоны, выделяет различных газов, способствующих возникновению «парникового эффекта». Лабораторные испытания также показали огромную огнеупорность данного материала – он способен выдержать до 1 316 °C, а также прочность на растяжение и сжатие.
Кроме этого, он очень устойчив к воздействию различных агрессивных сред, в том числе и к воздействию кислоты. В отличие от обычного бетона, например для скульптур, геополимерный обладает очень низкой проницаемостью, равной проницаемости натурального гранита и значительно меньшей усадкой.
Помимо низкой проницаемости и высокой прочности, отличной устойчивости к температурным и кислотным воздействиям, небольшой усадке, геополимер является быстро затвердевающим и устойчивым к многократным циклам «оттаивания-замораживания». К тому же, в отличие от обычного бетона, он имеет значительно меньший вес.
Ученые в разных странах продолжают улучшать и совершенствовать свойства, чтобы он мог быть использован как при жилищном, так и транспортном строительстве. Производство развивается и в России. Сочетая в себе бетон и экологически безопасную древесину, данный материал довольно дешев.
Для изготовления используется измельченная древесина, которая в дальнейшем вымачивается в воде и обрабатывается озонатором. После подобной обработки, полученную древесную массу закладывают в бетономешалку и соединяют с вяжущими компонентами смеси. После перемешивания смесь заливают в пространство между опалубкой, которая является одновременно и электродами. Ее размер – метр на метр. От автономного источника энергии через преобразователь, в течение часа, на смесь воздействуют электрическим током через опалубку-электроды. После затвердевания обрабатываемого фрагмента, опалубку снимают и переставляют дальше.
