Apocryphal Academy

Автор Тема: МАТЕРИАЛИ: Геополимери  (Прочетена 121 пъти)

0 Потребители и 1 Гост преглежда(т) тази тема.

λ

  • Administrator
  • Sr. Member
  • *****
  • Karma: +0/-0
    • Профил
МАТЕРИАЛИ: Геополимери
« -: Януари 07, 2019, 09:26:37 pm »
Какво е геополимер?

През 1950-те години Виктор Глуковски, от Киев, СССР, разработил бетонни материали, които първоначално били познати под името "почвени силикатни бетони" и "почвен цимент". Но след като Джоузеф Давидовиц въвежда концепцията за геополимерите, терминологията и дефинициите за "геополимери" ста станали по-разнообразни и често противоречиви.

Геополимерите са неорганични, типично керамични материали, които формират далекообхватни, ковалентно свързани, не-кристални (аморфни) мрежи. Обсидианът е пример за естествено срещащ се геополимер. Геополимерите са част от полимерната наука, химията и технологията, с което представляват основна част от материалната наука (материалознанието). Полимерите са или органичен материал, тоест на въглеродна основа, или неорганичен полимер, например на силиконова основа.

Суровините, използвани в синтеза на полимерите със силиконова основа са основно скалообразуващи минерали с геологичен произход, оттам и името: геополимер. Джоузеф Давидовиц дефинира термина през 1978г и създава френското учреждение с нестопанска цел Геополимерен институт.
https://en.wikipedia.org/wiki/Geopolymer

Свободният анализ на тези материали се разгръща в темата Алтернативно строителство (технологии, материали и архитектура).





Свързани материали:

"Пирамидите - една разгадана енигма", Д. Давидовиц, 1988г.



Съдържание:

Скален цимент чрез растителни екстракти - Д. Давидовиц, 1981г



« Последна редакция: Януари 07, 2019, 10:04:38 pm от λ »

λ

  • Administrator
  • Sr. Member
  • *****
  • Karma: +0/-0
    • Профил
Re: МАТЕРИАЛИ: Геополимери
« Отговор #1 -: Януари 07, 2019, 10:02:56 pm »
Правене на цимент
чрез
растителни екстракти

Препечатка на документи, публикувани през 1981/82г
представени на
Интернационалния Симпозиум по Археометрия
Брукхевън, Ню Йорк / Брадфорд U.K.





Геополимерен институт 1997г

Изработване на каменни предмети чрез геополимерен синтез
в предшестващата инките цивилизация на народа Хуанка, Перу
от
Джоузеф Давидовиц (Joseph Davidovits)* и Франциско Ал Яга (Francisco Al Iaga)**

* Геополимерен институт, F-02100 Saint-Quentin (France)
** Министерство на фолклора, Instituto Nacional de Cultura, Хуанкайо (Перу)






Вече е прието, че цивилизацията Тихуанако е моделирана от предшестващата инките цивилизация Хуанка, разкрита заради забележителната способност да се изработват каменни предмети. Скорошно етнологическо откритие показва, че някои знахари в традицията Хуанка не използвали сечива, за да правят малките си каменни предмети, но все пак са използвали химическо разтваряне на каменния материал чрез растителни извлеци. Стартовият каменен материал (силикат или силико-алуминат) се разтваря от органичните екстракти и вискозната каша след това се отлива във формичка, където се втвърдява. Вече са известни примери за изработване на предмети от твърд камък като се отлива геополимерно вещество от вида Na-, К-поли(сиалат)(силико-оксо-алуминат). В този случай се използват алкални минерални реагенти като алкалната фрита (frit), сода каустик, сода (солта натрон на древните египтяни) [1]. От друга страна, в случая с предшестващата инките цивилизация Хуанка, геополимерната реакция се случва чрез органо-минерални комплекси като посредници (растения). Тези химически механизми са познати в геохимичната, минералогичната и геополимерната науки, особено при определени синтези на зеолити от вида поли(сиалати) (sialates) [2].

Органо-минералните комплекси се добиват чрез посредничеството на оксалати, тартарити, сукцинати (succinates), фулвати (fulvates) и тн. [3]; Известно е също, че органо-минералните комплекси имат много силно разтварящо действие върху естествените силико-алуминати (фелдшпат, хорнбленда, латерит, хлорит...), разтварящото им действие е 2-3 пъти по-силно от това на сярната киселина и хлороводородната киселина [4]. Най-силно активнияте органо-минерални комплекси са онези, добити с оксалатова киселина, която се открива в големи количества в безброй растения [5]. Открито е, че у статуи, които може да са направени по техниката на предшестващата инките Хаунка, чрез разтваряне, последвано от геополимерна агломерация, се съдържа Са-оксалат в камъка [6].

Тази техника, когато се овладее, позволява да се изготви един вид цимент чрез разтваряне на скали; този скален цимент след това служи за агломериране на агрегати и/или пясъци. Геополимерите, добити чрез тези методи за органо-минерален синтез са или от зеолитен, фелтшпатоиден или амфиболен тип.

Техниката на народа Хаунка е илюстрирана на множество предмети, открити на археологическия обект Кузко (Cuzco). Всички каменни предмети, направени по тази технология, носят следи, които сочат, че се е използвало отливане.



Препратки

1) J. Davidovits, 2 International Congress of Egyptologists, Grenoble, 1979 – session 12: “La fabrication des vases de pierre dure aux V et IV millenaire avant J.C.”.
2) D.W. Breck: “Les offrandes de Natron et le symbole de l’incarnation divine dans la pierre”.
3) G.H. Kuehl, US Patent 3.386.801, (1968).
4) D.G. Sapozhnikov: “on the substraction of aluminum by organic acids from minerals and rocks in the course of weathering” Symposium  Bauxite, Aluminum  Oxyde and Hydroxyde, Zagreb (1963).
5) H. Erhardt: “Itineraires geochimiques et cycle geologique de l’aluminium” Doin Edit. Paris (1973).
6) G. Hyvert: “The Statues of Rapa Nui”, UNESCO Report n 2868/RMO/CLP;Paris 1973.







Дисагрегацията на каменни материали
с органични киселини от растителни екстракти,
древна и универсална техника

Й. Давидовиц (Davidovits)
Геополимерен институт
02100 Saint-Quentin, France.
и
А. Бонет (Bonett) и А. М. Мариот (Mariotte)
Lab. de Pharmacognosie, Univ. de Grenobe I
33 700 La Tronche, France.



На XXI Симпозиум по Археометрия [1], представихме хипотезата, че големите камъни в пред-колумбовите паметници, са изкуствени, били са агломерирани със скрепител, получен чрез дисагрегация на определени скали (в съответствие с местните легенди и традиции).

Тук представяме първите резултати върху растителните екстракти за разтваряне или дисагрегация на камъни, съдържащи калциев карбонат (действие с био-сечива). Изучено е, че е постижимо калциевият карбонат да се обработва химически със силни киселини (хлороводородна и мравчена киселина) и различни карбоксилни киселини, откривани в растенията (оцетна, оксалатна и цитрусова киселини).


Експериментални данни

Използваният калциев карбонат е добит от хомогенно местно находище, раздробен на буци. Техниката представляваше, да се изстърже хлътнатина в повърхността, 2 см в диаметър и 0.2 см дълбока, после да се добавят 0.5 мл от киселинния разтвор. След това се работеше с гъвкава, пластмасова шпакла, избрана така, че да намали драскането и стърженето. Пастата, която се получаваше, бе премахвана, когато беше явно, че действието е приключило. Добавяха се допълнителни 0.5 мл от всяка киселина и процесът се повтаряше, докато не се извършиха общо осем добавяния на по 0.5 мл от всяка киселина, тоест 4 мл общо. После бе измерен обема Vh на получилата се дупка. Стържещото действие на сечивото бе измерено с чиста вода (осем добавяния по 0.5 мл всяко, тоест общо 4 мл). Обемът Vh на получилата се дупка беше 3.5 мл. Без вода, (тоест сухо), обемът на дупката, изстъргана за същото време (около 15 минути), беше 0.7 мл. Целта беше, да се проведе количествено разследване, докато същевременно се направи опит да се ползват условия, при които стържещото действие на инструмента е сведено до минимум. Поради тази причина избрахме да действаме с пластмасова шпакла (полиетилен) и постоянно да премахваме пастата. Очевидно е, че работата с твърдо сечиво значително увеличава резултата.


Фигура 1: Обем Vh, добит с мравчена и хлороводородна киселина

Действието на силни киселинни разтвори във вода (мравчена и хлороводородна киселина) е по-слабо от очакваното (Фиг.1). Няма увеличение на дисагрегацията при концентрации по-високи от 2 мола/литър. Оцетната киселина (Фиг.2) показва по-добър ефект при обработката с био-сечива. Оцетната киселина е основен компонент от естествения оцет (1М до 2М концентрация).


Вляво: Фигура 2: Обем Vh, добит с оцетна киселина (оцет)
Вдясно: Фигура 3: Обем Vh, добит с цитрусова и оксалатова киселина

Оксалатовата киселина (Фиг.3) формира неразтворим, много твърд, калциев оксалат, който се утаява и възпрепятства действието на био-сечивото. Цитрусовата киселина (Фиг.3) показва максимум между 1М и 1.5М концентрация. Забавянето при пи-високите концентрации е заради дисоциацията на киселината. Цитрусовата киселина присъства в големи количества в цитрусовите плодове (1М концентрация на цитрусова киселина) и в сока на сочните растения: агава и опунтия.


Вляво: Фигура 4: Обем Vh добит с разтвор на оцет 1М оцетна киселина, съдържаща цитрусова и оксалатова киселини
Вдясно: Фигура 5: Обем Vh добит с разтвори на мравчена киселина 0.5М съдържащи: (А) цитрусова киселина, оцет 1М, оксалатова киселина 1.2М;  (В): Цитрусова киселина, оцет 1М, оксалатова киселина 0.4М


С добавянето на оксалатова киселина към оцета (1М) (Фиг.4) се достига максимална степен на разтваряне, след което по-висока концентрация на оксалатова киселина, освен забавянето заради намалена дисоциация на киселината, калциевият оксалат се утаява и завабя действието. Добавянето на цитрусова киселина подобрява резултата (Фиг.4), което, отделно от собственото й разтварящо действие, формира разтворим комплекс с калциевия оксалат и прави оксалатовата киселина по-ефикасна за дисагрегацията. Максималното действие на био-сечивото се достига с разтвор, съдържащ:
  • оцет (1М) (оцетна киселина)
  • оксалатова киселина (0.9М)
  • цитрусова киселина (0.78М)

Добавянето на мравчена киселина (Фиг.5) забавя действието на цитрусовата киселина. Високото pH на разтвора намаля дисоциацията на киселините и в последствие и ефекта от био-сечивото.

Успоредно с тези експерименти хроматографически сме идентифицирали киселините, които се откриват в различни растения и ще повторим горните експерименти с действителни растителни извлеци, основавайки избора си на микс от растителни екстракти върху най-добрите резултати, получени по-долу (Таблица 1).



Таблица 1: идентифициране на карбоксилната киселина в различните растения






Дискусия

Оцетната киселина може лесно да се произведе в индустриални количества. Простата ферментация на захарта, от плодове, растения и корени, се е използвала в античността за произвеждане на огромни количества оцет (1М и 2М) (концентрация на оцетна киселина).

Голямата изненада всъщност беше откритието на много древни споменавания за употребата на киселините в неолитни времена за обработване на материали, които са много твърди, но много лесно атакувани от киселини, като варовика. Така, един ба-релеф от гробницата в Мера (Mera), в Сахара (VI династия, 3 хилядолетие Пр. Хр., Египет) (Фиг.6) показва издълбаването на вази от „египетски алабастър“ (СаСО3) с помощта на течност, съдържаща се в кожен мех или мехур.


Фигура 6: Ба-релеф от гробницата в Мера (Mera), в Сахара (VI династия, 3 хилядолетие Пр. Хр., Египет) (Фиг.6) показва издълбаването на вази от „египетски алабастър“ (СаСО3) с помощта на течност, съдържаща се в кожен мех или мехур. Йероглифен текст: wni ‘trf I’ w pnnwrt (За теб е, Оуни, този съд е най-добрият).

Плини [2] споменава употребата на оцет (оцетна киселина) в дисагрегацията на варовикови камъни, а за Ханибал (219 Пр.Хр.) се знае, че е използвал техниката, за да пробива дупки във и после да раздробява камъните, препречвали пътя му през Алпите, в опита си да завладее Рим. Можем да предположим, че тази техника е била отчасти използвана за кръговата канавка на Авербъри (Averbury) (Англия), защото, “Канавката... дъно толкова гладко... толкова добре одялано... без следи от сечива по стените, вертикални и гладки лица... най-изящния пример за дялан варовик... най-твърдият варовик вероятно е бил разхлабен...” [3] (Фиг.7 и Фиг.8).

Фигура 7/8: Работата в твърд варовик с рогови, костни и дървени сечива, с помощта на оцет / екстракт от лапад. Можем да предположим, че тази техника ще да е използвана за кръговата канавка в Авербъри, Англия.

Алифатичните дикарбоксилни киселини (оксалатова, винена, сукцинатна,) имат по-специализирана употреба във формирането на органо-минерални комплекси, нужни за определени геополимеризации. Оксалатовата киселина вече е част от металургичните техники, използвани навсякъде по света: коринтски бронз [4], пред-колумбово позлатяване, японското шаку-до. Оксалатова киселина в свободно състояние се открива в малки количества само в растенията: ревен, трънка, киселец (лапад), оксалис-пубесенс (oxalis-pubescens), и тн... тъй като тези растения съдържат предимно солта калциев оксалат, която трябва да се преобразува в оксалатова киселина. За да стане това, се използва друга органична киселина: цитрусова киселина, налична в големи количества в цитрусовите плодове и до 70% от сока на такива сочни растения като: Opuntia Ficus Indica, Agave Americana, растения, които се откриват в голямо изобилие в средиземноморските държави, Австралия, Северна и Южна Америка. Когато киселецът (лападът) се смеси със сока на опунтията, цитрусовата киселина в опунтията променя оксалатовото равновесие в киселеца в посока оксалатова киселина; така се добива важна смес от киселини: оксалатова, цитрусова, винена, ябълчна, мравчена...

Пред-колумбовите земеделци са били доста вещи в производството на големи количества киселини от такива често срещани растения в региона им, като:
плодове, картофи, царевица, ревен, лапад, агаве американа, опунтия, фикус индика, оксалис пубесенс.


Един интересен експеримент беше, да се сравни техниката с био-сечиво и със стоманено сечиво при оформянето на дупка, както и техниката с кварцов пясък, препоръчвана от праисториците. Тестът бе проведен за 15 минути и бе измерен обемът Vh за всяка техника.

Vh след 15 минути работа:
стоманено сечиво   -   12 мл (изгребваща шпакла)
кварцов пясък   -   8.5 мл
бео-сечиво (точка В. Т.) на Фиг.4   -   9.5 мл

Дупката, получена от пясъчния абразив, има груби стени, докато дупката от био-сечивото има гладка полировка.




Препратки

1) J. Davidovits and F. Alaaga: “Fabrication of Stone Objects by Geopolymeric Synthesis, in the Pre-Incan Huanka Civilisation/Peru”. XXI Archaemetry Symposium, Brookhaven 1981.
2) C. Pliny, Hist. Nat. Liber XXII, chap. 27.
3) H. ST. G. Gray, “The Averbury Excavations 1908-1922” , Archaeologia, 84 (1935), 99-152.
4) P. T. CRADDCCK, “Shakudo alloys from Imperial Rome, a link with Corinthian Bronze”, XXI Archaeometry Symposium Brookhaven 1981.

« Последна редакция: Януари 07, 2019, 10:06:54 pm от λ »

λ

  • Administrator
  • Sr. Member
  • *****
  • Karma: +0/-0
    • Профил
Re: МАТЕРИАЛИ: Геополимери
« Отговор #2 -: Януари 15, 2019, 01:32:30 pm »
Следната статия е от екологичната уикипедия   Open Source Ecology



История

Геополимеризацията е  процесът на полимеризиране на минерали, съдържащи силициев диоксид и алуминиев оксид, чрез алкални разтворители. Открити (или преоткрити) от Джоузеф Давидовиц във Франция, геополимерните цименти най-вероятно са сходни с материалите, които са използвани в античността. Въпреки че циментите са най-честото приложение на геополимеризацията, произведени са също така е цяла гама неподатливи и структурни продукти.

Широкото множество минерали на земната повърхност съществуват като алумино-силикатни кристали (например: глини, фелдшпати, кварцове). Когато тези се разтворят и когато после им се позволи да рекондензират, се формират материали с по-дълга кристална структура от онази на първоначалната суровина.

Най-основния неорганичен полимеризационен процес използва глини, изобилстващи на каолин и отпадни води и утайки, богати на силициев диоксид, за да се получи силен цимент. Разтвор на прости алумино-силикати, разтворен в алкален разтворител, действа като скрепител, поликондензиращ при дехидролизация в микрокристална структура, която се формира в пространството между богатите на силициев диоксид частици. С малко технология и при ниски температури се произвеждат тухли и цименти, които са много пъти по-силни от обикновения Портланд-цимент. С по-интензивна технология (изкуствени атмосфери, високи налягания, контролирани температури) и на стотици до хиляди градуси Целзий, може да се произведат много по-структурирани молимери, които никога няма да се подпалят при каквато и да е температура (поради липса на въглерод, който да реагира с кислород), и които също така имат много ниски коефициенти на термално разширение (тези им показатели в момента се изследват за дълговременно съхранение на изхабено ядрено гориво).

Понастоящем, голяма част от тези изследвания се извършват на закрити врата и в напълно частни условия. Сред продуктите, които се изследват, са циментите, втвърдяващи се на стайна температура, неподатливите видове минерална пяна и не-възпламенимите панели за самолети и вероятно към днешна дата са в широко производство. С напредването на това поле е вероятно да се появят и по-напреднали геополимери и геополимеризиращи процеси.

Геополимерният институт разполага с множество полезни технически документи по въпроса и е публикувал и няколко колекции от документи от геополимерни конференции във Франция.




Енергийни изисквания

Следната графика показва взаимовръзката между тепрепатурите на печене на геополимерните тухли и якостта при натиск. Графиката показва, че при температура на печене 85 градуса Целзий, геополимерите стават силни като бетонени блокове, а при по-високи температури на печене, те могат да станат около два пъти по-силни от бетон.

Предупреждение: за да се случи това, е нужна наличност от около 2% стабилизатор (основни соли).






Оценка

Това може да е нискоенергийна технология за производство на силни тухли, която също така дава възможност за тотално децентрализирана продукция и е широкодостъпна на много континенти.




Източници на материали

  • даден източник на силициев двуокис може да се разтвори в алкален разтворител. Това може да е "каолинова" глина от подпочва (нужни са методи за анализ дали е адекватна), съдържаща диатомит пръст от вулканична пепел. (Забележете, че шепа каолинова глина може да се смеси с чаша вода и да се остави да изсъхне напълно, това ще произведе отличителен твърд диск, приличащ на бял чип за покер. Ако се напука и/или се залепя за стените на чашата, глината не е каолитна.)
  • източник на алкален разтворител (NaOH),- най-обичайният начин е чрез електролиза на саламура или "солена вода" (тоест натриев хлорид във вода). Ценни вторични продукти, които се получават, са хлорния и водородния газ. Друг източник е твърдата дървесна пепел (виж страницата: луга), която в исторически план се е използвала за правене на сапун (разтворете пепел в дъждовна вода, филтрирайте големите частици, после изварете водата. Или провесете твърдата пепел в марля над някакъв съд и оставете дъждовната вода да се прецеди.)
  • източник на калциев карбонат (варовик, варовита подпочва, и тн.) по принцип също се използва.



Проста рецепта

Приготвянето на алкалния разтвор, 12 часа преди смесването, бавно! разтворете 320 гр натриев хидроксид (чиста луга, като в препарат за отпушване на канали) в 1 литър вода. Това трябва да се разбърква бавно, с грижа, като се носят ръкавици и очила, защото е много каустично. Тази смес ще генерира малко топлина, докато се разтваря.
  • След като лугата е напълно разтворена (12 часа), смесете една част разтвор на луга с две и половина части натриев силикат. (продава се в грънчарските магазини)
  • Основна рецепта #8
4.5 части метакаолин; 0.5 части вар (тип s), 8 части агрегат (пясъчен микс); алкален разтвор както е нужно (около 1/3 от количеството на метакаолина и пепелта, спрямо теглото)
  • смесете сухите съставки, след това разбъркайте достатъчно алкален разтвор, за да стане гъста смес. Поддържайте водното съдържание колкото се може по-ниско. Изсушете като бетон, на топло и влажно.
  • Клас С горивна пепел може да замени метакаолина и варта, а тип Fгоривната пепел може да замени само метакаолина.



Ето една формула на д-р Микел Барсум (Michel Barsoum) за направен от човека варовик. Добавете варовикова пудра, съдържаща диатомит почва и много малко количество вар към обем вода с високо pH. Оформете сместа и я изсушете на 90 градуса Целзий. Това ще доведе до камък със сила на натиск > 20 MPa  и способност да издържи 2 месеца на потапяне във вода. Той силно подчертава, че един от ключовете за геополимеризацията е скоростното разтваряне на силициевия двуокис и че това се постига най-добре чрез съдържаща диатомит пръст като източник на силициев двуокис, а не глина. Понеже естествените земни материали варират, за разлика от стандартизираните комерсиални продукти, формулите и характеристиките на финалните полимеризирани скални строителни продукти може широко да варират от регион до регион.

Някои описват геополимерите като направени от човека зеолити; други като направени от човека варовици. Могат също така да са свързани и с направен от човека дурипан, особено ако се използва вулканична пепел като източник на аморфен силициев двуокис. Ясно е, че успешно може да се използва цяла гама от местни естествени земни материали, но е нужно време за тестване на формули.

Бележка от преводача: Дурипан е диагностичен почвен преход (хоризонт).



« Последна редакция: Януари 15, 2019, 07:42:10 pm от λ »

λ

  • Administrator
  • Sr. Member
  • *****
  • Karma: +0/-0
    • Профил
Re: МАТЕРИАЛИ: Геополимери
« Отговор #3 -: Януари 15, 2019, 01:40:49 pm »
Източник: Геополимерен институт

Геополимер в южно-американски паметници: първи научен документ вече публикуван

28 октомври 2018г



Геополимерният лагер 2018, в Сесията: Древни технологии, проф. Дж. Давидовиц представя резултатите от съвместната изследователска програма, проведена от Геополимерен институт и Католическия университет Сан Пабло, Арекипа, Перу, върху мегалитни паметници в Тихуанако/Пумапунку (Тиванако), Боливия (езеро Титикака). Вижте кратко резюме на лекцията в последните 7 минути от видеото GPCAMP-2018.




Портата на Слънцето в Тиванако (Tiwanaku Gate of the Sun) и мегалитните геополимерни плочи от пясъчник на Пумапунку


Платформата на върха на стъпаловидната пирамида на 4 нива в Пумапунку се състои от 4 мегалитни плочи от червен пясъчник, тежащи между 130 и 180 тона всяка, това са най-големите монументи от Новия свят. Нашето проучване показва, че плочите са вид геополимерен бетон от пясъчник, отлят намясто. Това беше публикувано наскоро в Писма за материалите 235 (2019) 120-124, онлайн на 8 октомври 2018 <https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.10.033>достъп със следния линк: Materials Letters. (този линк е, обаче, изтекъл, и статията е достъпна срещу 35 долара, бел.прев)



Строежът на мегалитните блокове от пясъчник, тежащи между 130-180 тона всеки, от Пумапунку, Тиванаку, Боливия, беше сравнен с геодезичния пясъчник от три находища в областта. Резултатите от SEM/EDS, XRD и от тънките разрези сочат, че мегалитните блокове от пясъчник се състоят от зърна пясъчник от геологичното находище Каламарка, циментирани с аморфна феро-сиалатна геополимерна матрица (ferro-sialate matrix), формирана от човешка намеса, заради добавянето на екстра-алкална сол (натрон) от Лагуна Калчи в Алтипано, Боливия.


Втори научен документ, занимаваща се с поразителните каменни артефакти, направени от андезитен геополимерен камък (скулптури с формата H и подобни) беше разгледан и одобрен за публикуване в списание "Интернационална керамика" (Ceramics International) (3 януари, 2019г) със заглавие: "Древен органо-минерален геополимер в южно-американските паметници: органична материя в андезитен камък. SEM и петрографски доказателства". Наличието на органична материя посочва направен от човека камък. Това проучване е свързано с нашето изследване, проведено преди 36 години (през 1980-те години), озаглавено "Правене на цименти чрез растителни екстракти".

« Последна редакция: Януари 15, 2019, 07:44:55 pm от λ »

λ

  • Administrator
  • Sr. Member
  • *****
  • Karma: +0/-0
    • Профил
Re: МАТЕРИАЛИ: Геополимери
« Отговор #4 -: Януари 17, 2019, 04:33:06 am »

Бележки по гаражно приготвяне на геополимери


"Геополимерите" са изкуствени скални материали, които приличат на цимент и имат интересни приложения в множество от въпросните области. Има, обаче, някои важни разлики, както практични, така и теоретични, между геополимер и, да кажем, мазилка или бетон на база Портланд-цимент. В практически смисъл, геополимерите демонстрират впечатляващо представяне в някои тестове, много над и отвъд способностите на всекидневните циментови и бетонни смеси. В теоретичен смисъл, геополимерите са страшно различни от цимента, защото те не зависят от хидрацията на варта (CaO), за да се получат. Варта се прави чрез силно нагряване на варовик, за да се изгони въглеродния диоксид, един процес, при който, предвид нуждата от огромните количества вар заради огромните количества Портланд.цимент, които консумира нашия свят, е основен фактор за СО2 емисиите в атмосферата. Поради това има много възбуда около геополимерите, което, отделно от техните високи качества и приложения, се дължи и на идеята да замърсим колективния си отпечатък в замърсяването.

Както и да е, да се върнем на въпроса: Един къс от отлят геополимер е много различно нещо от къс отлят цимент. Ако сте от онзи вид хора, които мислят с ръцете си, като мен, първият ви въпрос, когато чуете за това или за какъвто и да е екзотичен материал, вероятно ще бъе "Как да се сдобия с някакво количество?" Данните, теорията и официалната наука си имат своите ползи, но в крайна сметка за мен това е най-добрия начин за мен да науча нещо ново: Да го държа в ръцете си, може би да го разръчкам с клечка. Най-добре е, разбира се, ако мога да си го направя сам.

Така че започнах да ровя за практически напътствия и за протоколите, по които лабораторните хора правят малки блокове геополимерни камъни, върху които да провеждат тестове за натиск. Този вид неща винаги са изнервящи, защото много от практическите напътствия са блокирани зад дебели и скъпоплатени стени на патентното право, а аз нямам никакво намерение да хвърлям $39.95, за да си сваля от нета едно документче от шест странички от преди десет години, много благодаря. Както и да е, упоритостта ми се отблагодари и в крайна сметка открих една статия, публикувана в Списание за материалознание (2008) от австралийския изследовател Дж. Дейвис и екип, публикувана (може би нелегално) в scribd.

Бележка от преводача: Тук има линк, който води до съобщението, че статията е вече изтрита (именно защото е нарушила патентно право).

Таблица 2 е особено полезна с инструкциите си. Тя включва четири формули за геополимерни композиции, една от които ("SGP") е едновременно най-добре представяща се на тестовете и най-проста да се направи. Кило за кило, тя може би е и най-скъпата, което би било проблем, ако исках да построя виадукт с него. Но всичко, което аз искам, е да отлея няколко малки блокчета. Така че няма проблем.

Това, което следва, са моите бележки по адаптирането на протокола за "SGP" от тази статия за гаражно изпълнение. Формулата е проста е праволинейна и повечето от търчането в нея, както често е случаят с теци неща, се състои в издирване на източници за материалите по такъв начин, който да не минава през някой от големите, скъпи складове за лабораторни консумативи, които въобще не обичат да се занимават с граждански учени. Важно е да се отбележи, че аз всъщност не съм го правил, все още, така че не мога да гласувам за ефикасността или безопасността. Но исках да публикувам препратката и размислите си относно "направи си сам"-версията, преди ентусиазмът да ме напусне. Ако се интересувате, прочетете нататък, и моля, коментирайте, ако забележите нещо гнило; ако не, очаквайте и още публикации за това как се е реализирал проекта.





Стартови материали

 
Натриев хидроксид (NaOH) - по прякор луга. Продава се във всяка железария като препарат за отпушване на канали. Това е силна основа и трябва да разберете, как да работите безопасно с нея.

Метакаолин - Това е форма на каолин, обикновена глина, която е била химически променена чрез нагряване до 750оС за няколко часа. Това е обичайният начин за приготвянето му в литературата, но повечето хора нямат пещ с контрол на температурата в гаража, за да извършат тази операция. За късмет, така-нареченият "високо реактивен метакаолин" и достъпен за купуване от интернет (поне в САЩ) за употреба в циментови плотове. Една 12 килограмова торба ще е повече от достатъчно. Ако този процес работи, може да разделя остатъците ми на малки, евтини порции за продан на онези, които искат да си поиграят вкъщи. Предписанията за безопасност казват, че метакаолина не е особено опасен, но като с всички фини пудри, носенето на маска против прах е добра идея.

Разтвор на натриев силикат - Вероятон е възможно да се приготви домашно направен разтвор на натриев силикат, който ще сработи в геополимерния процес, чрез процедура като тази, описана от NurdRage, при която добре натрошен силикагелен изсушител се разтваря в силен лугов разтвор.



В литературата, обаче, геополимерните проби явно винаги се приготвят от индустриален готов за употреба търговски разтвор на натриев силикат във вода. За нещастие, посочваният търговски разтвор на натриев силикат "клас О" е достъпен единствено от специализирани доставчици; обаче, аз мисля, че мога да го скалъпя, като барна малко състава на обикновения разтвор "клас N", който се използва, например, за поправка на музикални заглушители, като му добавя малко настъргана луга. Значи ще ни трябва малко натриев силикат "клас N", като за старт. "Клас N" се нарича и "Клас 40", както и "водно стъкло" и ако се порови в гугъл, се появяват няколко онлайн източника.


Стъпка 1: Да се приготви разтвор на натриев силикат

Най-лесният начин да се измерят съставките за този процес, е по тегло. Ще ви трябва везна с капацитет поне 1000 грама. Сложете стъкленица 250 мл на везната, запишете теглото й и, като вземете подходящите мерки за работа със силни основи, добавете 4.5 грама настъргана луга. Сега добавете допълнително 62 грама разтвор "клас N" на натриев силикат. Махнете от везната и разбърквайте, докато не се разтвори лугата. След като този разтвор е добре смесен, покрийте го и го оставете, на стайна температура, за 24 часа преди употребата. Забележете, че сега този разтвор е малко по-разводнен от търговския "клас О" натриев силикат, но рецептата на Дейвис "SGP" всъщност изисква малко разводняване на търговския разтвор, така че математиката на нещата много се доближава.


Стъпка 2: Добавяне на метакаолин

Премахнете покритието, сложете стъкленицата обратно на везната и докарайте общото тегло на разтвора до 1000 грама, като добавяте суха метакаолинова пудра. Може би ще искате да я добавяте на порции с разбъркване помежду им. Метакаолинът няма да се разтвори; трябва да получите каша или паста. Полимеризиращата реакция ще започне веднага, след като започнете да добавяте метакаолина, но би трябвало да имате поне около час време. Ако работи, смета трябва да започне да отдава топлина.


Стъпка 3: Отливане

Прехвърлете сместа в малка метална формичка. Аз вероятно ще използвам стоманена формичка за мъфини - те са евтини, горе-долу с правилния размер, и ако искам, ще мога да отлея множество проби само в един тиган. Запечатайте ги добре с алуминиево фолио. Идеята е, да се попречи на водата да избяга, докато "зрее".


Стъпка 4: Зреене

"SGP" сместа трябва да полимеризира на стайна температура, но по принцип геополимерните проби зреят при лека температура и ако искате да експериментирате с други алуминосиликати, и/или в допълнение към метакаолина (например горивна пепел), стъпката на зреенето прилича, като да е нужна. Като цяло, протоколите изискват загряване до 60 оС за 24 часа. Това ми е удобно да го направя във фурната в кухнята си и няма да излизам от вкъщи през това време.


Финални мисли

Изваждането на отлетите проби от формичките може да е проблем, който евентуално ще иска употреба на някакъв метод за отделяне на двете. Но това не се обяснява в литературните протоколи, които съм виждал, така че ще започна без такъв метод. Вероятно ще искам да експериментирам с добавяне на агрегати, и пясъкът е удобен и конвенционален. Публикацията на Дейвис описва смеси с 40 % от теглото и 60 % от теглото пясъчно включение във формулата "SGP".
« Последна редакция: Януари 17, 2019, 04:36:01 am от λ »

λ

  • Administrator
  • Sr. Member
  • *****
  • Karma: +0/-0
    • Профил
Re: МАТЕРИАЛИ: Геополимери
« Отговор #5 -: Януари 18, 2019, 11:31:22 am »

Отворен проект за разработване на строителство с геополимерни отливки





Относно

Този блог бе стартиран от Оуен Гайгър (Owen Geiger) като отговор на огромния интерес към финансово поносимото, самоделно строителство с геополимерни отливки. Този блог е отворен проект за разработване на такова строителство за употреба от човечеството и за разпространение на информация, с цел достигане до колкото се може по-широка публика. Всичко това се предлага с добра воля към онези, които могат да впрегнат идеите и да продължат развитието на този много изгоден подход в строителството.



Професор Оуен Гайгър (социално и икономическо развитие) е бивш директор на Строители без граници (Builders Without Borders) и основател и директор на Институт за изследване на икономичното строителство "Гайгър" (Geiger Research Institute of Sustainable Building). Той е автор, инженер и лицензиран предприемач, специализиран в строенето със сламени бали, чували с пръст и други видове икономическо и изгодно строителство. Той е съавтор на "Наръчниците на Строители без граници за строене със сламени бали; и допринася за "Строителство без граници: Икономично строителство за Глобалното село". Най-новата му книга е "Наръчник за строене с чували с пръст: Вертикалните стени, стъпка по стъпка". Д-р Гайгър е консултирал множесво интернационални строителни проекти за обитаеми сгради и е работил в тясно сътрудничество с "Хабитат за човечеството" (Habitat for Humanity) седем години. Той също така е кореспондент за списание "Последната сламка" (The Last Straw Journal) и е експерт по зелените домове в новинарското списание "Майката Природа".

Негов и-мейл:  strawhouses@yahoo.com



Тук ще разгледаме интересна информация от този източник.

Тагове към темата: