www.wikidata.de-de.nina.az

Geopolymer Als en werden anorganische Bindemittel Silikattechnologie bezeichnet e können unter anderem für die Abdichtun

Geopolymer

Als Geopolymeren werden anorganische Bindemittel (Silikattechnologie) bezeichnet. Geopolymere können unter anderem für die Abdichtung und Reprofilierung von Abwasseranlagen genutzt werden.

Geschichte Bearbeiten

Bereits 1975 wurden Geopolymere als Naturbeton durch den Chemiker Joseph Davidovits benutzt. Zu dieser Zeit wurde der Begriff für die Reaktion von Metakaolinen in alkalischen Medien unter Bildung alumosilikatischer Polymere verwendet. Durch den Zusatz „Geo“ sollte die Nähe zu geologischen Materialien, also natürlichen Gesteinen und Mineralien, verdeutlicht werden. Bereits Ende der 1950er Jahre untersuchte Gluchovski unter dem Begriff Soil Cements, wie thermisch aktivierte Tone, Aschen, natürliche Puzzolane und auch Schlacken als latenthydraulische Bindemittel verwendet werden könnten. Hierbei wird allgemein von einer alkalischen Aktivierung als Verfestigungsreaktion gesprochen. Bereits für die Konstruktion der ägyptischen Pyramiden wurde durch Davidovits ein Steingussverfahren diskutiert, das auf derartigen Bindemittelsystemen beruhen sollte. Die These fand in der Naturwissenschaft sowohl Unterstützung als auch Ablehnung.

Neue Entwicklungen geopolymerer Silikatbindemittel wurden durch die Bauhaus-Universität Weimar untersucht. Darüber hinaus basieren innovative Systeme auf einkomponentigen, hoch chemikalienbeständigen Silikatsystemen, die durch alkalische Aktivierung von Hüttensand mit Pulverwasserglas realisiert werden. Die druckwasserdichten, schrumpffreien, umweltfreundlichen Systeme sind frei von Calciumhydroxid und haben somit eine ausgezeichnete Säure- und Laugenbeständigkeit (pH 0–14).

Anders als bei zementgebundenen Baustoffen bildet sich bei den Alkali-Silikat-Mörteln ein amorphes Silikatgel (SiO2 • nH2O) in der erhärteten Matrix des Bindemittels. Diese Alkali-Silikate, auch als Hydrogele bezeichnet, sind im Gegensatz zu zementgebundenen Baustoffen beständig gegen alle anorganischen und organischen Säuren (außer Flusssäure).

Aufgrund der dreidimensionalen Vernetzung der Silikatstrukturen lassen sich sehr stabile Systeme erzeugen, die bereits ohne Faserarmierung Druckfestigkeiten von bis zu 95,3 N/mm² (7 Tage), 131 N/mm² (28 Tage) und Biegezugfestigkeiten von bis zu 10,41 N/mm² (7 Tage) bzw. 11,67 N/mm² (28 Tage) erreichen können. Bei Untersuchungen an der Universität in Dresden konnte gezeigt werden, dass diese dreidimensionale Vernetzung sehr gut dazu geeignet ist, sogar die sehr glatten Kohlenstofffasern sehr fest zu binden (Erstrissspannung >200 N/mm², Spannungs-Dehnungs-Beziehung bei 13,3 ‰ Dehnung >1.200 N/mm²). Man erkennt darüber hinaus in REM-Aufnahmen den ausgezeichneten Randschluss zum eingebetteten Füllstoffkorn und der druckwasserdichten Silikatmatrix.

Synthesewege Bearbeiten

Man kann zwischen zwei Synthesewege unterscheiden:

  1. In alkalischem Medium (Na+, K+, Li+, Ca2+, Cs+ und dergleichen)
  2. Im sauren Medium mit Phosphorsäure, Fruchtsäuren und Huminsäuren.

Fruchtsäuren können auch verwendet werden, um Mineralien in alkalischem Medium reaktiver zu machen, indem sie Metalle aus den Mineralien herauslösen.

Die Extraktion von Tonen mit Fruchtsäuren zur Erhöhung der chemischen Reaktivität wird oft bei der Herstellung von Bleicherde verwendet.

Verwendung Bearbeiten

Diese druckwasserdichten und hoch chemikalienbeständigen Strukturen können auch für die Abdichtung und Reprofilierung von Abwasseranlagen genutzt werden. Es hat sich hierbei gezeigt, dass die geopolymeren, silikatischen Strukturen eine höhere Dichtigkeit besitzen als entsprechende zementäre oder polymere Abdichtungssysteme.

Die Verarbeitung der geopolymeren Silikatbindemittel ist identisch zu den bisher eingesetzten polymeren- oder zementären Systemen. Es können alle existierenden Beschichtungsverfahren und Maschinen eingesetzt werden. Im Gegensatz zu Zementmörteln lassen sie sich aber aufgrund ihrer dichten Packung und ausgezeichneten Haftung auf mineralischen und metallischen Untergründen auch als dünnschichtige Beschichtung und Kratzspachtelung einsetzen. Aufgrund der guten Wasserdampfdiffussionsfähigkeit besteht hierbei keine Gefahr der Kondensation von Feuchtigkeit hinter der Beschichtung, wie es häufig bei polymeren Beschichtungssystemen auf feuchten mineralischen Untergründen zu beobachten ist.

Aufgrund der ausgezeichneten Chemikalienbeständigkeit sowie der anorganischen, quasi keramischen Verbundstruktur ist keine Korrosion der Oberfläche zu erwarten.

Die Haftung auf mineralischen Oberflächen ist durch das flüssige Bindemittel Wasserglas ausgezeichnet. Auch auf Stahl lässt sich eine sehr gute Haftung erreichen. Lediglich für Polymere wird zur Haftvermittlung ein Polymer-Hybridprimer zur Haftungsvermittlung benötigt.

Umweltverträglichkeit Bearbeiten

Durch den Einsatz von Hüttensand oder anderen latenthydraulischen Bindemitteln wie z. B. Aschen und Schlacken als Basisrohstoff lassen sich so sehr umweltfreundliche Beschichtungen und Werkstoffe herstellen, die eine sehr günstige CO2-Bilanz aufweisen. Diese Produkte sind lösemittelfrei und nutzen Wasser als umweltverträgliches Lösemittel. Aufgrund des niedrigen pH-Wertes (kein Ca(OH)2) ist es auch für die Verarbeiter ohne zusätzlichen Arbeitsschutz leicht und sicher verarbeitbar.

Es gibt unterschiedliche Wassergläser, die sich durch das metallische Gegenion unterscheiden. Natrium-Wasserglas ist die preiswerteste, aber leider auch pflanzentoxische Variante. Lithium-Wasserglas ist die reaktivste Variante, aber sehr teuer und ebenfalls nicht pflanzenverträglich. Kaliumwasserglas ist preiswert als Massenrohstoff erhältlich, als einziger Vertreter mit dem Pflanzendünger Kalium als Gegenion ausgestattet und damit sehr umweltfreundlich.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Joseph Davidovits: They built the pyramids. Institut Géopolymère, Saint-Quentin 2008, ISBN 2-9514820-2-7.
  2. Sheila Berninger, Dorilona Rose: The Surprising Truth About How the Great Pyramids Were Built. In: Live Science. 18. Mai 2007, abgerufen am 29. Juli 2017 (englisch).
  3. Dipayan Jana: Evidence from detailed petrographic examinations of casing stones from the great pyramid of khufu, a natural limestone from tura, and a man-made (Geopolymeric) limestone. In: Proceedings of the Twenty-Ninth Conference on Cement Microscopy. Mai 2007 (PDF).
  4. M. Curbach, E. Lorenz: Untersuchungen zur Anwendbarkeit von „Sinnodur-UHPC-Gießmörtel“ als hochfeste Feinbetonmatrix für Textilbeton. (PDF; 753 kB) Technische Universität Dresden, Fakultät für Bauingenieurwesen, Institut für Massivbau, Dresden 2010.
  5. J. Rathenow: Abschlussbericht zu HA-Projekt 181/09-11, Silikattechnologie auf Basis von Nanotechnologie für Beschichtungen und Rohrleitungsbau. Sinnotec Innovation Consulting GmbH, Wiesbaden 2010.
  6. (Nicht mehr online verfügbar.) In: karls-geopolymers.proboards.com. Archiviert vom Original am 29. Juli 2017; abgerufen am 29. Juli 2017 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/karls-geopolymers.proboards.com
  7. (Nicht mehr online verfügbar.) In: karls-geopolymers.proboards.com. Archiviert vom Original am 29. Juli 2017; abgerufen am 29. Juli 2017 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/karls-geopolymers.proboards.com
  8. B. Bosseler, M. Gillar, M. Liebscher: Sanierung von Abwasserschächten – Untersuchung von Materialien und Systemen zur Abdichtung und Beschichtung. Teil 2 Lokale Abdichtungsmaßnahmen. In: Korrespondenz Abwasser. Band 58, Nr. 9, 2011, S. 814–824 (PDF; 608 kB).
  9. M. Liebscher, M. Gillar: Sanierung von Abwasserschächten, Untersuchung von Materialien und Systemen zur Abdichtung und Beschichtung, Endbericht zum Forschungsprojekt Sanierung von Abwasserschächten. (PDF; 15,8 MB) AZ: I-2-ZV-2.1-08/068 und I-2-ZV-2.1-08/068.1 (IV-7-041 105 0251), IKT, Gelsenkirchen 2011.

Weblinks Bearbeiten

Commons: Silicates – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
wikipedia, wiki, deutsches, deutschland, buch, bücher, bibliothek artikel lesen, herunterladen kostenlos kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele
Veröffentlichungsdatum:
Als Geopolymeren werden anorganische Bindemittel Silikattechnologie bezeichnet Geopolymere konnen unter anderem fur die Abdichtung und Reprofilierung von Abwasseranlagen genutzt werden Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Synthesewege 3 Verwendung 4 Umweltvertraglichkeit 5 Einzelnachweise 6 WeblinksGeschichte BearbeitenBereits 1975 wurden Geopolymere als Naturbeton durch den Chemiker Joseph Davidovits benutzt Zu dieser Zeit wurde der Begriff fur die Reaktion von Metakaolinen in alkalischen Medien unter Bildung alumosilikatischer Polymere verwendet Durch den Zusatz Geo sollte die Nahe zu geologischen Materialien also naturlichen Gesteinen und Mineralien verdeutlicht werden Bereits Ende der 1950er Jahre untersuchte Gluchovski unter dem Begriff Soil Cements wie thermisch aktivierte Tone Aschen naturliche Puzzolane und auch Schlacken als latenthydraulische Bindemittel verwendet werden konnten Hierbei wird allgemein von einer alkalischen Aktivierung als Verfestigungsreaktion gesprochen Bereits fur die Konstruktion der agyptischen Pyramiden wurde durch Davidovits ein Steingussverfahren diskutiert das auf derartigen Bindemittelsystemen beruhen sollte 1 Die These fand in der Naturwissenschaft sowohl Unterstutzung 2 als auch Ablehnung 3 Neue Entwicklungen geopolymerer Silikatbindemittel wurden durch die Bauhaus Universitat Weimar untersucht Daruber hinaus basieren innovative Systeme auf einkomponentigen hoch chemikalienbestandigen Silikatsystemen die durch alkalische Aktivierung von Huttensand mit Pulverwasserglas realisiert werden Die druckwasserdichten schrumpffreien umweltfreundlichen Systeme sind frei von Calciumhydroxid und haben somit eine ausgezeichnete Saure und Laugenbestandigkeit pH 0 14 Anders als bei zementgebundenen Baustoffen bildet sich bei den Alkali Silikat Morteln ein amorphes Silikatgel SiO2 nH2O in der erharteten Matrix des Bindemittels Diese Alkali Silikate auch als Hydrogele bezeichnet sind im Gegensatz zu zementgebundenen Baustoffen bestandig gegen alle anorganischen und organischen Sauren ausser Flusssaure Aufgrund der dreidimensionalen Vernetzung der Silikatstrukturen lassen sich sehr stabile Systeme erzeugen die bereits ohne Faserarmierung Druckfestigkeiten von bis zu 95 3 N mm 7 Tage 131 N mm 28 Tage und Biegezugfestigkeiten von bis zu 10 41 N mm 7 Tage bzw 11 67 N mm 28 Tage erreichen konnen Bei Untersuchungen an der Universitat in Dresden 4 konnte gezeigt werden dass diese dreidimensionale Vernetzung sehr gut dazu geeignet ist sogar die sehr glatten Kohlenstofffasern sehr fest zu binden Erstrissspannung gt 200 N mm Spannungs Dehnungs Beziehung bei 13 3 Dehnung gt 1 200 N mm Man erkennt daruber hinaus in REM Aufnahmen 5 den ausgezeichneten Randschluss zum eingebetteten Fullstoffkorn und der druckwasserdichten Silikatmatrix Synthesewege BearbeitenMan kann zwischen zwei Synthesewege unterscheiden In alkalischem Medium Na K Li Ca2 Cs und dergleichen Im sauren Medium mit Phosphorsaure Fruchtsauren 6 und Huminsauren Fruchtsauren konnen auch verwendet werden um Mineralien in alkalischem Medium reaktiver zu machen indem sie Metalle aus den Mineralien herauslosen 7 Die Extraktion von Tonen mit Fruchtsauren zur Erhohung der chemischen Reaktivitat wird oft bei der Herstellung von Bleicherde verwendet Verwendung BearbeitenDiese druckwasserdichten und hoch chemikalienbestandigen Strukturen konnen auch fur die Abdichtung und Reprofilierung von Abwasseranlagen genutzt werden Es hat sich hierbei gezeigt dass die geopolymeren silikatischen Strukturen eine hohere Dichtigkeit besitzen als entsprechende zementare oder polymere Abdichtungssysteme 8 9 Die Verarbeitung der geopolymeren Silikatbindemittel ist identisch zu den bisher eingesetzten polymeren oder zementaren Systemen Es konnen alle existierenden Beschichtungsverfahren und Maschinen eingesetzt werden Im Gegensatz zu Zementmorteln lassen sie sich aber aufgrund ihrer dichten Packung und ausgezeichneten Haftung auf mineralischen und metallischen Untergrunden auch als dunnschichtige Beschichtung und Kratzspachtelung einsetzen Aufgrund der guten Wasserdampfdiffussionsfahigkeit besteht hierbei keine Gefahr der Kondensation von Feuchtigkeit hinter der Beschichtung wie es haufig bei polymeren Beschichtungssystemen auf feuchten mineralischen Untergrunden zu beobachten ist Aufgrund der ausgezeichneten Chemikalienbestandigkeit sowie der anorganischen quasi keramischen Verbundstruktur ist keine Korrosion der Oberflache zu erwarten Die Haftung auf mineralischen Oberflachen ist durch das flussige Bindemittel Wasserglas ausgezeichnet Auch auf Stahl lasst sich eine sehr gute Haftung erreichen Lediglich fur Polymere wird zur Haftvermittlung ein Polymer Hybridprimer zur Haftungsvermittlung benotigt Umweltvertraglichkeit BearbeitenDurch den Einsatz von Huttensand oder anderen latenthydraulischen Bindemitteln wie z B Aschen und Schlacken als Basisrohstoff lassen sich so sehr umweltfreundliche Beschichtungen und Werkstoffe herstellen die eine sehr gunstige CO2 Bilanz aufweisen Diese Produkte sind losemittelfrei und nutzen Wasser als umweltvertragliches Losemittel Aufgrund des niedrigen pH Wertes kein Ca OH 2 ist es auch fur die Verarbeiter ohne zusatzlichen Arbeitsschutz leicht und sicher verarbeitbar Es gibt unterschiedliche Wasserglaser die sich durch das metallische Gegenion unterscheiden Natrium Wasserglas ist die preiswerteste aber leider auch pflanzentoxische Variante Lithium Wasserglas ist die reaktivste Variante aber sehr teuer und ebenfalls nicht pflanzenvertraglich Kaliumwasserglas ist preiswert als Massenrohstoff erhaltlich als einziger Vertreter mit dem Pflanzendunger Kalium als Gegenion ausgestattet und damit sehr umweltfreundlich Einzelnachweise Bearbeiten Joseph Davidovits They built the pyramids Institut Geopolymere Saint Quentin 2008 ISBN 2 9514820 2 7 Sheila Berninger Dorilona Rose The Surprising Truth About How the Great Pyramids Were Built In Live Science 18 Mai 2007 abgerufen am 29 Juli 2017 englisch Dipayan Jana Evidence from detailed petrographic examinations of casing stones from the great pyramid of khufu a natural limestone from tura and a man made Geopolymeric limestone In Proceedings of the Twenty Ninth Conference on Cement Microscopy Mai 2007 PDF M Curbach E Lorenz Untersuchungen zur Anwendbarkeit von Sinnodur UHPC Giessmortel als hochfeste Feinbetonmatrix fur Textilbeton PDF 753 kB Technische Universitat Dresden Fakultat fur Bauingenieurwesen Institut fur Massivbau Dresden 2010 J Rathenow Abschlussbericht zu HA Projekt 181 09 11 Silikattechnologie auf Basis von Nanotechnologie fur Beschichtungen und Rohrleitungsbau Sinnotec Innovation Consulting GmbH Wiesbaden 2010 Organic Acid Geopolymers Nicht mehr online verfugbar In karls geopolymers proboards com Archiviert vom Original am 29 Juli 2017 abgerufen am 29 Juli 2017 englisch nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot karls geopolymers proboards com Wet Activation of Clays instead of Calcination Nicht mehr online verfugbar In karls geopolymers proboards com Archiviert vom Original am 29 Juli 2017 abgerufen am 29 Juli 2017 englisch nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot karls geopolymers proboards com B Bosseler M Gillar M Liebscher Sanierung von Abwasserschachten Untersuchung von Materialien und Systemen zur Abdichtung und Beschichtung Teil 2 Lokale Abdichtungsmassnahmen In Korrespondenz Abwasser Band 58 Nr 9 2011 S 814 824 PDF 608 kB M Liebscher M Gillar Sanierung von Abwasserschachten Untersuchung von Materialien und Systemen zur Abdichtung und Beschichtung Endbericht zum Forschungsprojekt Sanierung von Abwasserschachten PDF 15 8 MB AZ I 2 ZV 2 1 08 068 und I 2 ZV 2 1 08 068 1 IV 7 041 105 0251 IKT Gelsenkirchen 2011 Weblinks Bearbeiten nbsp Commons Silicates Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Wikibooks Praktikum Anorganische Chemie Silicat Lern und Lehrmaterialien Mineralienatlas Silikat Wiki Komplette Vorlesung uber Silikate von ruby chemie uni freiburg de Mineralogie web de Blog Silikattechnologie Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Geopolymer amp oldid 231639032