A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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HEAT AND FIRE RESISTANT GEOPOLYMER MATERIALS
A light weight geopolymer concrete, having a specific gravity less than 2.0, more typically between 1 and 1.3, is provided that has compressive strength comparable to or greater than ordinary Portland concrete. The light weight geopolymer concrete has low shrinkage, expansion, and cracking, and substantially no loss of compressive strength when exposed to high temperatures of 800 °C or greater, as would occur in a fire. To be useful as a load bearing member for general applications, such as residential housing, the compressive strength of the light-weight geopolymer concrete should be at least 10 MPa, preferably greater than 12 MPa, for example greater than 15 MPa. For more demanding uses, the compressive strength should be near or at the compressive strength of concrete, that is, greater than 20 MPa, preferably greater than 30 MPa, and optimally greater than 35 MPa. To be useful during and after a fire, the strength must not be reduced by more than 20%, preferably not less than 10%, optimally not reduced at all when exposed to heat up to 800 °C. Embodiments of the invention include low-density high-temperature-resistant geopolymer concrete which increases load bearing strength when exposed to temperatures above 400 °C, preferably at 800 °C. Key constituents for forming most embodiments include a geopolymer source such as fly ash, a cement-coated expanded vermiculite, a fiber such as wollastonite, and soluble silicates such as alkali silicates.
L'invention concerne un béton géopolymère léger, présentant une densité inférieure à 2,0, plus généralement comprise entre 1 et 1,3, et une résistance à la compression comparable ou supérieure à celle du béton Portland ordinaire. Le béton géopolymère léger présente de faibles caractéristiques de rétrécissement, d'expansion et de fissuration, et sensiblement aucune perte de résistance à la compression lorsqu'il est exposé à des températures élevées de 800 °C ou plus, comme cela se produirait dans un incendie. Pour être utile en tant qu'élément de support de charge pour des applications générales, telles qu'un logement résidentiel, la résistance à la compression du béton géopolymère léger doit être d'au moins 10 MPa, de préférence supérieure à 12 MPa, par exemple supérieure à 15 MPa. Pour des utilisations plus exigeantes, la résistance à la compression doit être proche ou égale à la résistance à la compression du béton, c'est-à-dire supérieure à 20 MPa, de préférence supérieure à 30 MPa, et de manière optimale supérieure à 35 MPa. Pour être utile pendant et après un incendie, la résistance ne doit pas être réduite de plus de 20 %, de préférence pas moins de 10 %, de manière optimale aucunement réduite lors d'une exposition à une chaleur jusqu'à 800 °C. Des modes de réalisation de l'invention comprennent du béton géopolymère résistant aux hautes températures et à basse densité qui augmente la résistance du support de charge lorsqu'il est exposé à des températures supérieures à 400 °C, de préférence à 800 °C. Les constituants clés pour former la plupart des modes de réalisation comprennent une source de géopolymère telle que des cendres volantes, une vermiculite expansée revêtue de ciment, une fibre telle que la wollastonite, et des silicates solubles tels que des silicates alcalins.
HEAT AND FIRE RESISTANT GEOPOLYMER MATERIALS
A light weight geopolymer concrete, having a specific gravity less than 2.0, more typically between 1 and 1.3, is provided that has compressive strength comparable to or greater than ordinary Portland concrete. The light weight geopolymer concrete has low shrinkage, expansion, and cracking, and substantially no loss of compressive strength when exposed to high temperatures of 800 °C or greater, as would occur in a fire. To be useful as a load bearing member for general applications, such as residential housing, the compressive strength of the light-weight geopolymer concrete should be at least 10 MPa, preferably greater than 12 MPa, for example greater than 15 MPa. For more demanding uses, the compressive strength should be near or at the compressive strength of concrete, that is, greater than 20 MPa, preferably greater than 30 MPa, and optimally greater than 35 MPa. To be useful during and after a fire, the strength must not be reduced by more than 20%, preferably not less than 10%, optimally not reduced at all when exposed to heat up to 800 °C. Embodiments of the invention include low-density high-temperature-resistant geopolymer concrete which increases load bearing strength when exposed to temperatures above 400 °C, preferably at 800 °C. Key constituents for forming most embodiments include a geopolymer source such as fly ash, a cement-coated expanded vermiculite, a fiber such as wollastonite, and soluble silicates such as alkali silicates.
L'invention concerne un béton géopolymère léger, présentant une densité inférieure à 2,0, plus généralement comprise entre 1 et 1,3, et une résistance à la compression comparable ou supérieure à celle du béton Portland ordinaire. Le béton géopolymère léger présente de faibles caractéristiques de rétrécissement, d'expansion et de fissuration, et sensiblement aucune perte de résistance à la compression lorsqu'il est exposé à des températures élevées de 800 °C ou plus, comme cela se produirait dans un incendie. Pour être utile en tant qu'élément de support de charge pour des applications générales, telles qu'un logement résidentiel, la résistance à la compression du béton géopolymère léger doit être d'au moins 10 MPa, de préférence supérieure à 12 MPa, par exemple supérieure à 15 MPa. Pour des utilisations plus exigeantes, la résistance à la compression doit être proche ou égale à la résistance à la compression du béton, c'est-à-dire supérieure à 20 MPa, de préférence supérieure à 30 MPa, et de manière optimale supérieure à 35 MPa. Pour être utile pendant et après un incendie, la résistance ne doit pas être réduite de plus de 20 %, de préférence pas moins de 10 %, de manière optimale aucunement réduite lors d'une exposition à une chaleur jusqu'à 800 °C. Des modes de réalisation de l'invention comprennent du béton géopolymère résistant aux hautes températures et à basse densité qui augmente la résistance du support de charge lorsqu'il est exposé à des températures supérieures à 400 °C, de préférence à 800 °C. Les constituants clés pour former la plupart des modes de réalisation comprennent une source de géopolymère telle que des cendres volantes, une vermiculite expansée revêtue de ciment, une fibre telle que la wollastonite, et des silicates solubles tels que des silicates alcalins.
HEAT AND FIRE RESISTANT GEOPOLYMER MATERIALS
MATÉRIAUX GÉOPOLYMÈRES RÉSISTANT À LA CHALEUR ET AU FEU
CUI JESSICA (author) / CUI FUTONG (author) / YU ZHIMIN (author)
2021-10-14
Patent
Electronic Resource
English
IPC:
C04B
Kalk
,
LIME
Sodium-based fire resistant geopolymer for passive fire protection
| British Library Online Contents | 2015