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GEOPOLYMERÒ Eigenschaften und
Möglichkeiten
Was ist eigentlich GEOPOLYMERÒ ?
- synthetisches, rein anorganisches und unbrennbares
Polykondensationsprodukt
- auf der Basis von Alumo-Silikaten mit Ka-Ionen dazwischen
- mit patentierten Zusätzen zur Einstellung verschiedener Material-
eigenschaften
- einfach verarbeitbar, gießfähig, bei Raumtemperatur aushärtend
- extrem langzeitstabil und witterungs beständig
- mit breiten Variationsmöglichkeiten der Eigenschaften
GEOPOLYMERÒ ist das Ergebnis der jahrelangen
Forschung durch Professor Joseph Davidovits bei Cordi Géopolymère
S.A., Saint
Quentin. Es wurde von B.P.S. Engineering GmbH Zwickau zunächst zur
langzeitstabilen und sicheren Einbindung radioaktiver und toxischer Rückstände
der Wasserbehandlung weiterentwickelt.
Dabei fanden wir Materialeigenschaften, die GEOPOLYMERÒ
als High-Tech-Werkstoff für viele weitere Anwendungen geeignet erscheinen
lassen.
Ergebnisse der Übersichtsuntersuchungen durch
- B.P.S. Engineering GmbH Zwickau
- CAA Composite and Analytical GmbH Ehrenfriedersdorf
Alle angegebenen Werte sind orientierend und geben Größenordnungen
wieder. Ziel ist die überblicksmäßige Information unserer potentiellen
Partner auf möglichst breiter Basis.
Auf Anfrage können
- weitere Parameter gemessen
- die genannten Parameter detaillierter bzw.
- nach kundenspezifischen Verfahren bestimmt
- die erreichten Werte nach Vorgabe unserer Partner weiter optimiert
- Proben in allen Größen und Formen hergestellt
werden.
Bitte fragen Sie uns, wenn Sie die für Sie wichtigen Eigenschaften von
GEOPOLYMERÒ nicht auf den folgenden Seiten finden
oder die von uns vorläufig bestimmten Werte nicht Ihren Anforderungen
entsprechen. Gemeinsam finden wir einen Weg.
Verfahren und Bezeichnungen
Die Bezeichnungen GP... beziehen sich auf Rezepturen und Verarbeitung. Bei
Anfragen beziehen Sie sich bitte darauf:
Zuschlagstoffe
- GPQ: Quarzsand (Standardrezeptur, oft als Referenz verwendet)
- GPS: SiC
- GPA: Al2O3
- GPS1: Si3N4
- GPC: Carbonfasern (Kurzfasern mit 0,5...5 mm Länge)
- GPQC: Quarzsand mit Carbonfasern
- GPZC: Zirkonsand (ZrO2, SiO2) mit Carbonfasern
- GPCrC: Chromitsand (Cr2O3, Fe2O3,
Al2O3) mit Carbonfasern
- GP(Me)C: Metallpulver (Fe, Cu usw.) mit Carbonfasern
- GPFiC: Fillite (silikatische Hohlkugeln) mit Carbonfasern
Verarbeitung
- GP...f: geschäumt
- GP...s: Oberfläche versiegelt
- GP...a: Oberfläche nach Aushärten durch Säure aufgerauht
Weitere Zuschlagstoffe sowie Nachbehandlungsverfahren bitte auf Anfrage.
Verarbeitbarkeit und Aushärtung
Die Verarbeitungstechnologie von GEOPOLYMERÒ ist
vergleichbar mit der von Portlandzement:
Grundstoffe, ggf. Zuschlagstoffe und Wasser werden zu einer fließfähigen
Mischung verarbeitet und entweder in Formen gegossen, extrudiert oder
anderweitig weiterverarbeitet.
Eine Beeinflussung der Aushärtezeit und einer Reihe von Eigenschaften ist
möglich durch
- schäumende Zusätze
- Energieeintrag
- Temperatur
- beschleunigenden und verzögernden Reagenzien (z.B. Eisen-III-Chlorid)
Während oder nach der Aushärtung ist eine Oberflächenmodifizierung
möglich.
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Eigenschaft
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gemessene Werte |
Bemerkungen |
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Härtebeginn |
7...120 min
typisch: 10 min bei 20°C |
längere Zeiten bei niedrigeren Temperaturen
in Anlehnung an EN 196-31 |
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Härteende |
12...>280 min
typisch: 1 h bei 20°C
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wie Härtebeginn |
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Schwund beim Aushärten
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< 0,1 % |
unterhalb Nachweisgrenze |
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Maximaler Anteil C-Fasern |
15...20% |
abhängig von Anforderungen an Gießfähigkeit
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Maximaler Anteil Metallpulver oder Metallfasern |
60%
60...70% |
Eisenpulver (150µm)
Kupfer-Kurzfasern |
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Gießfähigkeit
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dünnflüssig bis zäh |
abhängig von
- Wassergehalt
- Zuschlagstoffen
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Oberflächenversiegelung |
möglich
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Schäumbarkeit |
Porengrößen zwischen
0,1 und >1 mm
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anderes Porenspektrum auf Anfrage |
Physikalische Eigenschaften
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Parameter
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gemessene Werte |
Bemerkungen |
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Wärmeleitfähigkeit |
GPQ: 0,2 W/K m
GPC: 0,4 W/K m |
C-Fasern erhöhen Wärmeleitfähigkeit |
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spezifische Wärme |
GPQ: 0,7...1,0 kJ/K kg
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lin. Ausdehnungskoeffizient |
GPQ: < 5x10-6/K
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unterhalb Nachweisgrenze
Anpassung des Ausd.-koeff. an Bewehrung durch Zuschlagstoffe möglich |
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Dichte |
GPC: 1,7 g/cm³
GPQ: 2,1 g/cm³
GPA: 2,2 g/cm³
GPZ: ca. 3 g/cm³
GPQf: 1,05 g/cm³
GPFiC 1,3 g/cm³ |
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Elektrische Leitfähigkeit |
GPC: (5...20)x106 W cm
GPQ: (5...500)x106W cm
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stark von Restfeuchte abhängig |
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Durchschlagsfestigkeit |
GPQ: kein Durchschlag
bei 10 kV/cm
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Wasseraufnahmevermögen |
GPQ, GPA, GPS:
typisch 0,5...3%
GPC: ca. 1,4%
GP...s: <0,2%
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entsprechend DIN 18121 bestimmt
Wasseraufnahmevermögen ist nicht korreliert mit hydraulischer
Durchlässigkeit |
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hydraulische Durchlässigkeit |
GPQ: <10-10 m/s
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Nachweisgrenze |
Zug- und Druckfestigkeit, Biegewechselfestigkeit
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Parameter
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Gemessene Werte |
Bemerkungen |
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einaxiale Druckfestigkeit
(statisch) |
GPC/A: >90 MPa
GPC/S: > 90 MPa
GPS: > 43 Mpa
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nach DIN 1048 bzw. analogem Hausverfahren bestimmt |
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Quasistatische Druckversuche |
GPQ: > 73 MPa
GPQC: > 77 MPa
GPZC: > 43 MPa
GPCrC: > 73 MPa
GPFiC: > 53 MPa
GPC(Cu): > 85 MPa
GPC(Fe): > 66 MPa
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(Meßwerte für Druckfestigkeiten durch Genauigkeit der
Probenvorbereitung begrenzt) |
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Young’s Modul
(Biegeelastizität)
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GPC/Q: ca. 2 GPa
GPQ: 0,8 GPa
GPC: 0,6 GPa
GPA: 0,3 GPa
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hochdynamische Druckversuche |
GPQ/C:
230 MPa Druckfestigkeit
typ. 3...6 GPa E-Modul
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v=1,5 m/s |
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Biegezugfestigkeit |
GPC: > 20 MPa |
Biegezugfestigkeit entsprechend EN 196
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Langzeiteigenschaften
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Eigenschaft
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Masseverlust |
Bemerkungen |
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Feucht-Trocken-Beständigkeit
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<0,1% |
ASTM 4843 |
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Frost-Tau-Beständigkeit
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<0,1% |
ASTM 4842 |
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Zerfallszahl nach Endell
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nicht nachweisbar |
[Endell 1938] |
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Abrasionsbeständigkeit
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Abrieb von Geometrie abhängig, etwa mit Beton vergleichbar
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nach Sandstrahlmethode bestimmt |
Bezüglich der Materialeigenschaften ist bei Frost-Tau- und
Feucht-Trocken-Wechseln keine Veränderung feststellbar.
Chemikalienbeständigkeit
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Reagens
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Massenverlust |
Bemerkungen |
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H2SO4, 10% |
0,1 % / Tag
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nur die äußerste GP-Schicht wird abgelöst, danach stabil
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KOH, 50% |
0,02 % / Tag |
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KOH, 20% |
nicht nachweisbar |
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verdünnte NH3-Lösung |
nicht nachweisbar
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Mikrobielle Beständigkeit
- untersucht in Anlehnung an DIN 63739 und ASTM G 21/22
- bei 30°C, 100% Luftfeuchtigkeit, 8 Wochen Inkubationszeit keine
Veränderungen nachweisbar (kein Masseverlust, keine Rißbildung, keine
Veränderung der Ofl.-Struktur)
Oberflächenbeschaffenheit
Die Oberflächenbeschaffenheit von GEPOLYMERÒ
kann in weiten Grenzen
von
- porös (Porengröße zwischen 0,1 und 1 mm)
- bzw. körnig-rauh (etwa wie grober Sandstein)
bis
- mattglänzend glatt (etwa wie unpolierter Marmor)
- bzw. poliert glatt (etwa wie glatter Kunststoff)
modifiziert werden. Dazu stehen verschiedene Techniken zum Aufschäumen des
Volumens beim Aushärten sowie zum Nachbehandeln der Oberfläche zur Verfügung.
GEOPOLYMERÒ ist gießfähig. Der Guß paßt sich
bei entsprechender Rezeptur den Oberflächenstrukturen der Form hochgenau an.
Haarrisse und Körnung der Oberflächen werden problemlos abgebildet.
Details und Probekörper bitte auf Anfrage.
Anorganische Farbstoffe ermöglichen fast jede gewünschte Farbe.
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