Приготовление геополимерного бетона в домашних условиях

Геополимерный бетон – материал инновационный и, в известном сейчас виде, относительно новый. Хотя его аналоги использовали ещё в древнем мире, например, при строительстве пирамид в Египте и других мегалитов. В отношении его также применяют термины природный или композитный бетон. Из-за натурального состава, широкой применимости в разных сферах и остальных преимуществ, такой бетон считается материалом будущего.

Что такое геобетон – в чём его особенности

Строительство всё больше набирает свои темпы, а поэтому увеличивается и потребность в строительных материалах, например, таких как бетон. Портландцемент – основной компонент для его приготовления. Производство цемента пагубно воздействует на экологию, т. к. в его процессе в атмосферу выбрасывается большой объём парниковых газов, в т. ч. – СО₂.

Промышленные отходы металлургии и энергетической отрасли: шлаки, зола-уноса и т. д. – имеют цементные свойства. Как раз они и вошли в основу геобетона.

Геополимер – постепенно полностью вытеснит обычный бетон, а поэтому и цемент, что благотворно повлияет на экологическую ситуацию, а также будет содействовать рациональному использованию отходов промышленности.

Важно. Пыль от производства цемента вредна для человека, животных и растений. Даже рабочая одежда у сотрудников цементных заводов «рассыпается» через пару месяцев эксплуатации.

Особенности, характерные для геополимерного бетона:

• имеет увеличенные параметры прочности: на изгиб – от 13 МПа; на сжатие – от 100 МПа;
• конструкции из геобетона имеют небольшой вес, что имеет значение при монтаже и доставке;
• морозостойкий, может применяться даже при условии длительного глубокого промерзания;
• не подвержен коррозии;
• огнеупорный, выдерживает от 1000 ^оС;
• по износоустойчивости сравним с гранитом;
• смесь эластичная, это делает возможным создавать разные по форме изделия;
• теплопроводность сравнима с показателями кирпича;
• усадку имеет небольшую;
• устойчив к влаге, т. к. имеет очень мелкую пористость.

Конструкции, сделанные из геополимера:

• не токсичны;
• легко поддаются резке и обработке;
• стоят не очень дорого;
• технология приготовления не сложная, геополимерный бетон можно сделать своими руками;
• устойчивы к негативным химическим воздействиям.

Важно. Учёные приходят к выводу, что из аналога полимерного бетона были построены пирамиды в Гизе.

Основные преимущества, сфера применения

Композитный бетон, в отличие от обычного, имеет дополнительные преимущества, благодаря своему рецепту. Среди его главных достоинств отмечают следующее:

• безопасный экологический материал, т. к. его состав нетоксичен;
• во время строительства изделия, контактирующие с раствором, сохраняют габариты;
• возможность возводить здания большей этажности, благодаря увеличенной прочности на сжатие;
• для обработки и резки достаточно ручного механического инструмента;
• доступные компоненты и инструменты, что даёт возможность самостоятельно изготовить материал в домашних условиях, соблюдая технологию и пропорции;
• застывает геополимерный бетон в два раза быстрее обычного;
• изделия не подвержены коррозии, в отличие от железобетонных;
• к отделке стен можно приступать сразу после их возведения, т. к. усадка незначительна;
• материал по цене доступен заказчикам среднего уровня доходов;
• относительная лёгкость доставки и монтажа, из-за небольшой массы;
• паропроницаемость сравнима с показателями натурального камня;
• по структуре материал напоминает натуральный камень;
• производство геополимера положительно влияет на экологию, т. к. в нём используются отходы промышленности;
• сооружения устойчивы к температурным колебаниям: промерзанию и размораживанию;
• у таких объектов выше пожарная безопасность, т. к. геобетон способен выдержать более 900 ^оС;
• устойчивость материала к агрессивным химическим воздействиям;
• хорошо удерживает тепло, создавая комфортную температуру внутри объекта.

Геополимерный бетон широко применяется в разных сферах:

• 3Д-печать (строительная);
• изготовление отделки: внешняя, внутренняя, а так же подоконников и столешниц;
• применение в качестве теплоизоляции, штукатурки или гидроизоляции (требуется добавить цемент);
• производство плитки для тротуара и покрытий для пола;
• создание декоративных элементов, рельефа, скульптуры и т. п.;
• строительство сооружений и зданий, в т. ч. несущих конструкций;
• устройство элементов сооружений атомных станций и раковин в химических лабораториях.

Из чего состоит геополимерный бетон, компоненты

Рецепт для создания полимербетона продолжает дополняться и дорабатываться. Есть несколько вариантов рецептур, применяющихся для производства рабочей смеси.

Компоненты состава геобетона:

• Вода.
• Жидкое стекло (K₂O(SiO₂)).

Силикатный клей. Применяют в производстве огнеупорных и кислотоустойчивых материалов.

• Зольная пыль («летучая» зола). Смешиваясь со шлаком, придаёт особую прочность геополимеру.
• Калия гидроксид (KOH).

Мелкие прозрачные кристаллы – органическое соединение. Реагирует с кислотой и металлом. Применяют для изготовления батареек и жидкого мыла, кроме того и в пищевой промышленности – добавка Е525.

• Шлак (промышленные отходы).

Придаёт бетонной смеси прочностные характеристики и увеличивает срок эксплуатации. В сочетании с «летучей» золой добавляет устойчивость к негативным факторам.

Важно. Если нужно изготовить не столько прочный, сколько экологичный бетон, то объём зольной пыли нужно сократить, заменив её недостаток на цемент.

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.

Важно. Раствор делают небольшими частями, т. к. он очень быстро застывает.

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.

Важно. Во время замеса происходит термическая реакция, т. е. будет выделяться тепло, выбирая ёмкость, это необходимо иметь в виду.

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.

Важно. Допускаются некоторые эксперименты с составом, чтобы наделить бетон нужными свойствами.

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.

Важно. При изготовлении геобетона компоненты вступают в реакцию, и выделяется углекислый газ, поэтому помещение должно быть хорошо проветриваемым.

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.