O výzkumu

Od roku 2003, kdy byla navázána úzká spolupráce mezi Ústavem skla a keramiky VŠCHT v Praze a Katedrou technologie staveb ČVUT FSv v Praze, probíhá výzkum využití úletových popílků z velkých topenišť na základě výzkumu alkalické aktivace, který již několik let probíhal v Ústavu skla a keramiky. Cílem této spolupráce je aplikace získaných výsledků výzkumu do praktického užití ve stavební praxi. Spolupráce ČVUT a VŠCHT byla a je zaštítěna řešením grantů GAČR 103/08/1639 ?Mikrostruktura anorganických alumosilikátových polymerů? (2008-2010) a GAČR 103/05/2314 ?Mechanické a inženýrské vlastnosti geopolymerních materiálů na bázi alkalicky aktivovaných popílků (2005-2007).

POPbeton? je nový typ bezcementového betonu, kde je jako pojivu použit výhradně úletový popílek. Jelikož se pod stávajícím vžitým názvem popílkový beton skrývá cementový beton s příměsí popílku jako jemné inertní složky doplňující plnivo, byl tento nový typ betonu nazván právě POPbeton. POPbeton? má ambice stát se novým stavebním materiálem využívajícím některé další odpadní materiály jako je například struska, metakaolin, drobný skleněný opad nebo jako materiál sloužící k solidifikaci některých nebezpečných odpadních materiálů.

Program využití úletových popílků z velkých topenišť navazuje na program Ústavu skla a keramiky, který se zabývá již mnoho let výzkumem geopolymerní reakce. Cílem této spolupráce je aplikace získaných výsledků výzkumu do praktického užití ve stavební praxi. Celý program je zaměřen zejména na využití hnědouhelných popílků, kterých je v naší republice produkováno mnohonásobně více než popílků černouhelných.

Jak prokázaly zkoušky, aktivovaný hnědouhelný popílek je méně reaktivní a výsledná směs má horší vlastnosti než směs, kde je použit výhradně černouhelný popílek Proběhlé ověřovací zkoušky na černouhelných popílcích prokázaly vyšší reaktivitu popílku a tím i lepší výsledné vlastnosti POPbetonu, které byly srovnatelné nebo lepší než výsledky dosažené v zahraničí. Vzhledem k množství produkovaných typů popílků v Čechách však zůstává prioritou pro POPbeton? popílek hnědouhelný, případně směs obou popílků, která bude složením odpovídat poměru produkce obou druhů popílků.

Hlavní výhodou tohoto materiálu je tedy snižování ekologické zátěže životního prostředí tím, že dochází k využívání odpadních materiálů. S tím souvisí i příznivá cena vstupních matriálů, která je výhodnější než u tradičních betonových pojiv. Nevýhodou zůstává nutnost temperování popílku spolu s alkalickými aktivátory, tak aby došlo k samotné aktivaci popílku. Proto byl výzkum po ověření základních vlastností POPbetonu aktivovaného temperováním zaměřen na možnost aktivace popílku bez nutnosti následného temperování.

Něco z historie společné práce Ústavu skla a keramiky FCH VŠCHT v Praze a Fakulty stavební ČVUT v Praze ...

1973 ... první experimenty s alkalicky aktivovaným cementem

1974 -1978 ... studium systému mletý slínek portlandského cementu - anionaktivní tenzid - alkalická hydrolyzovatelná sůl - H₂O

1979 ... formulace principů bezsádrovcového portlandského cementu

1980 - 1984 ... stavební hmoty na bázi speciálního rychletvrdnoucího BS cementu

1985 ... nalezena schopnost tvrdnutí BS cementu až do teplot -30 °C, schopnost BS cementu odolávat teplotám až do 1200 °C

1985 ... dosaženo pevnosti 245 MPa v tlaku u BS cementu (tehdy předpokládaná maximálně dosažitelná pevnost cementu)

1986 - 1987 ... laboratorní a poloprovozní produkce BS cementu

1988 ... ověřování možnosti průmyslové produkce BS cementu

1989 ... zkušební průmyslové aplikace stavebních hmot na bázi speciálního BS cementu, připraven beton s pevností 100 MPa

1992 - 1995 ... experimenty s alkalickou aktivací odpadních metalurgických strusek

1997 ... experimenty s alkalickou aktivací odpadních popílků

1998 ... studium systémů latentně hydraulické látky - alkalické sloučeniny ? H₂O

1999 ... dosaženo pevnosti v tlaku 168 MPa u alkalicky aktivovaných systémů popílek + struska

2000 ... příprava hmot na bázi aluminosilikátových polymerů (z popílkových a struskových surovin)

2001 ... příprava prvních stavebních hmot na bázi alumosilikátových polymerů

2002 ... formulace zásad technologie POP betonu (odlišné od technologie betonu na bázi PC), připraven první POP beton s pevností v tlaku přes 60 MPa

2001 - současnost

• výzkum materiálových vlastností alumosilikátových polymerů na bázi odpadních popílků, tepelně aktivovaných kaolinitických látek a odpadních strusek
• optimalizace technologie POP betonu
• studium materiálových vlastností POP betonu