Геополимерный бетон своими руками

Рецепт геополимерного бетона — из чего и как делать своими руками?

Композитный или геополимерный бетон стал актуальным в последнее время, так как экологическая обстановка в мире ухудшается и производители стараются выпускать продукцию, не оказывающую пагубного воздействия на окружающую среду. Такой вид материала, как геополимер, относят к экологически чистому, состоящему из натуральных материалов. В сравнении со стандартным видом, он имеет быстрый срок твердения (до 1-й недели) и более стойкий к влиянию кислот и других химических элементов.

1. Что собой представляет геополимерный материал?
2. Рецепт геополимера
3. Свойства цемента
4. Геополимерная технология производства бетона
5. Области применения
6. Как сделать геобетон своими руками?
7. Подготовка к работе
8. Замешивание раствора
9. Заливка смеси в формы
10. Преимущества и недостатки

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.

Состав и свойства природного бетона

Схема опалубки для геополимерных блоков.

Современная разработка состава геополимерной бетонной смеси была произведена несколькими десятилетиями позже после введения профессором Давидовичем понятия «геополимер». Профессор Луизианского технологического университета Эрез Эллоч совместно с группой ученых озвучил миру полный состав бетонного геополимера. Это следующие натуральные компоненты природного происхождения:

• летучая зола уноса, она же зольная пыль;
• жидкое стекло;
• шлак;
• 45% КОН (гидроксид калия);
• вода.

Шлак в составе полимера придает бетонной смеси высокую прочность, однако не защищает от появления трещин при усадке. Поэтому его необходимо наполовину смешивать с летучей золой в пропорциях 1:1, тогда состав приобретет необходимые укрепляющие свойства. В связи с добавлением в состав полимерного бетона шлака такой состав получил второе название шлакощелочной. Это объясняется происходящим при производстве полимеризационным процессом, в котором алюминиевые силикаты вступают в реакцию со щелочью.

Промышленный способ изготовления природного бетона заключается в смешивании при низкой температуре всех необходимых его элементов в точных пропорциях. Это позволяет приобрести монолиту такие физические свойства, как:

Окончательное затвердевание геополимерного бетона происходит через 28 дней.

• антикоррозийная устойчивость;
• огнеупорность высокого уровня (выдержка до 1316 градусов);
• устойчивость к сжатию и растяжению;
• низкая отзывчивость на различные кислоты и другие воздействия агрессивных сред;
• маленький уровень усадки;
• небольшой объем выделения газов, создающих парниковый эффект, с поверхности каменных пород;
• низкая паропроницаемость;
• легкость и податливость при применении механического воздействия (даже алмазными кругами).

Вышеприведенные свойства геополимерного бетона в процессе его исследований сравнивались с иными видами стандартных бетонных материалов.

Помимо этого, природный вид бетона имеет маленький удельный вес по сравнению с обычным монолитом и высокую безопасность за счет низкого содержания токсичных веществ.

Это лишний раз может убедить применять его в любом виде строительства и промышленности.

Преимущества геополимерных блоков.

При изготовлении геополимерного блока используется измельченная древесина. Ее сильно вымачивают в воде и обрабатывают озонатором. Обработанную древесину добавляют в бетономешалку к бетонному раствору и уже готовой геополимерной массой заливают в опалубку-электрод. В такой опалубке в течение часа на нее воздействует через преобразователь ток. Когда блок затвердевает, становится однородного цвета, опалубку с него снимают. После полного затвердевания готовый геобетон цвет не меняет.

Узнав подробнее о полезных физико-химических качествах геополимера, ученые на мировом уровне продолжают их совершенствовать, чтобы в полной мере использовать их в жилищном, транспортном и промышленном строительстве. Тем более что этот экологически чистый материал еще достаточно дешев и может изготавливаться за счет отходов промышленного производства. Что, в свою очередь, в положительном ключе сказывается на экологической ситуации.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества геобетона:

• низкая усадка — отделку следует начинать сразу после завершения строительства;
• устойчивость к воздействию химических веществ;
• устойчивость к атмосферным осадкам, перепадам температуры;
• сниженная паропроницаемость;
• возможность обработки с применением ручного инструмента;
• простота обработки;
• экологическая безопасность — достигается за счет отсутствия в составе вредных компонентов;
• быстрое высыхание — занимает до 10 дней, в отличии от жидкого бетона для выравнивания бетонного пола;
• доступная стоимость;
• возможность изготовления в домашних условиях.

• отсутствие установленного ГОСТа для изготовления раствора, существует риск приобретения некачественного раствора;
• не на 100 % натуральный состав, на 10 % геополимерный бетон состоит из гидроксида калия, жидкого стекла.

Как сделать своими руками

Технология создания искусственного камня включает использование уже известных компонентов. Домашние мастера используют такие пропорции:

• жидкое стекло – 250 г;
• гидроксид калия – 200 г;
• шлак и зольная пыль – по 750 г;
• вода – 130 г.

А вот какой пескобетон лучше всего использовать для стяжки пола можно узнать здесь из статьи.

Рецепт рассчитан на приготовление 1 литра бетонной смеси. Проведя расчеты можно получить расход компонентов для создания нужного количества экологически чистого бетона. На сегодняшний день нет научных публикаций с точным составом. При создании бетонной смеси по этому рецепту, возможно, понадобятся некоторые изменения в его количественном составе.

На видео рассказывается, как сделать геополимерный бетон своими руками:

Все указанные компоненты без труда можно купить в торговой сети. Однако следует учесть, что стоимость готового бетона на основе технологии полимеризации будет выше, чем у бетонной смеси из портландцемента. Смесь схватывается очень быстро. Чтобы замедлить этот процесс в рецептуру вводят декагидрат тетрабората. Дополнительно в состав могут добавлять смолы на водной основе, латексы и ПВА.

Технология приготовления

Для начала нужно приготовить инструменты и емкости. Понадобятся:

• перчатки, очки, спецодежда, респиратор и другие средства защиты от действия агрессивных веществ;
• емкость для смешивания;
• инструмент для перемешивания, не вступающие в реакцию со щелочами (деревянная лопатка);
• весы для контроля за соблюдением пропорций;
• формы для отлива (опалубка).

Из статьи можно узнать какой бетон можно использовать для фундамента дома.

При смешивании компонентов геополимерного бетона выделяется тепло. Это нужно учесть при выборе емкости для перемешивания. Если есть необходимость ускорить застывание смеси, в опалубке можно проложить электролиты, но это важно учесть при расчете пропорции бетона для фундамента дома.

Все компоненты нужно смешивать быстро. Работы нужно проводить при низкой влажности воздуха. Гидроксид калия представляет собой бесцветные гранулы, которые при повышенной влажности просто «плывут». Их распаковывают перед самым приготовлением смеси.

КОН довольно агрессивен. При контакте с кожей, и особенно слизистой, он вызывает серьёзные ожоги. Работать с ним нужно в очках и перчатках. Не менее осторожно нужно работать и с метасиликатом калия (жидким стеклом). Оно также имеет кристаллизованную структуру и очень гигроскопично.

Из статьи можно узнать каков ГОСТ у бетона 26633 2012.

Композитный бетон – один из немногих существующих способов утилизации шлаков и золы. Летучая зола – это отходы сгорания твёрдого топлива. Этот компонент может составлять до 75% в составе геополимерной бетонной смеси. Вещество имеет сомнительную экологическую репутацию. Но его применение делает бетон долговечным и прочным.

Все компоненты смешивают в бетономешалке в такой последовательности:

• заливают воду;
• засыпают шлак и летучую золу;
• компоненты хорошо перемешивают;
• добавляют полимеры;
• перемешивают бетон до готовности.

Заливать формы нужно в сухом месте. Застывая, этот вид бетона образует плёнку. Она имеет свойство набухать при контакте с водой. Чтобы этого не случилось, нужно оградить залитые формы от повышенной влажности.

Затвердевает геополимерный бетон за день. Для полного застывания ему понадобится неделя. Этот срок значительно меньше, чем у обычного бетона, которому нужно 28 дней. Работать с геополимерным бетоном нужно быстро.

Но если всё сделать правильно, то в результате вы получите материал:

• с высокой прочностью на сжатие;
• с низкой усадкой;
• с устойчивостью к действию высоких температур и кислот;
• сравнимый с гранитом по непроницаемости.

Из статьи можно узнать чем отличается газобетон от пенобетона.

Достоинства

Геополимерный композит обладает множеством преимуществ по сравнению с традиционными материалами, благодаря уникальной рецептуре. Материал обладает следующими положительными характеристиками:

• Сохранением габаритов изделий, контактирующих с раствором, при выполнении строительных работ.
• Незначительной усадкой, обеспечивающей сокращение строительного цикла за счёт выполнения отделки сразу после возведения стен.
• Повышенной устойчивостью к воздействию сжимающих усилий, что позволяет возводить объекты увеличенной этажности.
• Стойкостью к воздействию колебаний температуры с сохранением целостности при глубоком замораживания и многократном оттаивании.
• Уменьшенной концентрацией выделяемых парниковых газов.
  Если сравнивать структуру нового стройматериала, то она напоминает таковую натурального камня, благодаря чему имеет более высокие свойства, чем обычный раствор
• Устойчивостью при контакте с агрессивными жидкостями и химическими веществами.
• Пожарной безопасностью, позволяющей полимербетону сохранять целостность и структуру при температуре более 900 градусов.
• Пониженным коэффициентом паропроницаемости, который аналогичен натуральному камню.
• Возможностью резки и обработки с использованием ручного механизированного инструмента, оснащенного алмазным рабочим органом.
• Высокой экологичностью, безопасностью для окружающих, связанной с отсутствием в составе токсических веществ.
• Применение в процессе производства промышленных отходов, что положительно влияет на экологическую ситуацию региона.
• Ускоренным твердением состава, срок высыхания которого в 2 раза меньше, чем у традиционного бетона.
• Доступной ценой, позволяющей заказчикам со средним доходом приобретать материал, и осуществлять строительство с применением геополимерного бетона.
• Возможностью изготовить геополимерный бетон своими руками с применением доступных ингредиентов.
• Устойчивостью к воздействию коррозионных процессов, постепенно разрушающих обычный железобетон.
  Если имеются все необходимые составляющие и инструменты, можно и самому приготовить геополимерный бетон
• Улучшенными теплосберегающими свойствами, позволяющими обеспечить комфортный температурный режим помещения.
• Небольшой плотностью, облегчающей транспортировку материала и выполнение работ, связанных с кладкой.

Комплекс положительных характеристик значительно отличает полибетон от стандартного бетонного раствора.

Подводим итоги

Для изготовления материала с названием геополимерный бетон технология доработана таким образом, что затвердевание состава происходит примерно за день. Чтобы получить материал в нужном качестве, полностью отвердевший, потребуется неделя. Для того же процесса у простого бетона требуется 28 суток, поэтому при работе с геополимерным бетоном действовать следует быстро.

• Повышенная стойкость к сжатиям.
• Небольшая усадка.
• По непроницаемости материал можно сравнить с гранитом.
• Высокая стойкость к влиянию кислот и повышенных температур.

Проводить эксперименты, добиваясь идеального соотношения компонентов, нравится не всем. Для получения геополимерных материалов в некоторых случаях проще приобрести смесь в готовом виде, чем заниматься ее подготовкой. Стоимость будет определяться в зависимости от пропорций и объема компонентов. Продажа смеси проводится в виде сухого состава без использования отвердителя.

Новое — это хорошо забытое старое

Появление безопасных для окружающей среды строительных материалов обусловлено загрязнениями и нелицеприятными видами полуразвалившихся старых строений.

Правительство с неохотой идет на снос старых зданий и сооружений – весь процесс демонтажа отнимает очень много времени и средств.

Работа производится в несколько этапов, которые предусматривают снос, вывоз, переработку и утилизацию отходов. С устаревшими зданиями из геополимерного бетона таких проблем можно избежать.

Строительные материалы, созданные на природной основе, не требуют дорогостоящей утилизации, что позволяет сэкономить много времени и денег.

Преимущества материала

Основным плюсом геобетона является создание гладкой поверхности, прочность которой только увеличивается с годами.

Промышленный метод изготовления материала заключается в смешивании при низких температурах нужных составляющих в точных пропорциях, что позволяет геобетону иметь такие качества, как:

Устойчивость к коррозии.

Все свойства этого вещества были получены при сравнении со стандартными бетонными материалами.

Практические советы по применению и эксплуатации геополимерных составов

На фото — куб, отлитый из безцементного бетона

Для обеспечения оптимальных эксплуатационных свойств бетона, в смесь добавляются водорастворимые смолы, клей ПВА или латексные составы. Использование таких добавок позволяет добиться большей эластичности готового материала и упростить его механическую обработку.

Важно: Добавки в виде клея ПВА оправданы в том случае,если консистенция раствора содержит поливиниловый спирт, выступающий в качестве эмульгатора.

При изготовлении бетона своими руками необходимо проследить чтобы воздух в помещении был сухим. Опять же, строительство с применением этого материала целесообразно проводить в сухую теплую погоду. Дело в том,что по мере высыхания,на поверхности смеси образуется кристаллизующаяся тонкая твердая пленка, набухающая от избыточной влажности окружающей среды.

При приготовлении раствора своими руками целесообразно заливать в ёмкость воду и уже в нее добавлять золу, шлак, а потом и остальные ингредиенты. Такой подход позволяет не только добиться оптимальной однородности замеса, но и делает возможным экспериментальный подбор компонентов.

Области применения

Широко используется в строительстве. Из геополимера возводятся различные облегченные и несущие конструкции. Прочность и характеристики материала позволяют делать стены тоньше. Материал можно использовать как в малоэтажном, так и в многоэтажном строительстве. Отлично подходит как для строительства жилых, так и общественных зданий.

Натуральные материалы помогают в создании комфортного микроклимата внутри помещений. Иногда применяются для отделки внутренней или внешней части зданий. Реже из геополимеров создают элементы декора: вазы для растений, статуи и прочие украшения.