Silica-based geopolymer spherical beads: Influence of viscosity on porosity architecture

Abstract

Práce představuje proces snadné syntézy hierarchicky porézních sférických geopolymerních kuliček pomocí pipetování a nadouvání a za nízké teploty. Roztok draselného oxidu křemičitého, suspenze na bázi metakaolinu a jemně mleté strusky byly upraveny pomocí amorfního oxidu křemičitého za účelem regulace poměru SiO2-Al2O3 a vytvoření porézní struktury prostřednictvím chemického pěnění. Přídavek SiO2 do 0,01 M KOH vedl k tomu, že se nastalo kontinuální rozpouštění částic s bimodální distribucí velikosti v rozmezí 158 nm až 3,8 μm. Viskozita geopolymerních suspenzí se pohybovala v rozmezí 0,03-1,6 Pa.s při smykové rychlosti 100 s-1 a silně ovlivnila tvorbu vnitřní pórovitosti a tloušťku stěn. Geopolymerní matrice na bázi oxidu křemičitého vykazovaly převážně amorfní fázi ~90%. Mechanická pevnost sférických geopolymerních kuliček byla hodnocena pomocí metody odolnosti proti drcení a dosahovala hodnot až 1,982 N/mm2 při vnitřní pórovitosti 60 obj.%. Rentgenová mikropočítačová tomografie (mikro-CT) odhalila heterogenní pórovitou architekturu kuliček v rozsahu 60-75 obj.% pórovitosti a přítomnost izolovaných a propojených pórů v rozmezí 50 až 500 μm.