कंक्रीट वर्तमान में दुनिया में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली निर्माण सामग्री है। आज उत्पादित और उपयोग किए जाने वाले सीमेंट का 95% से अधिक हिस्सा पोर्टलैंड सीमेंट है। हालाँकि, पोर्टलैंड सीमेंट के उत्पादन में बड़ी मात्रा में संसाधनों और ऊर्जा की खपत होती है और काफी मात्रा में धूल और अपशिष्ट गैसों (जैसे सीओ₂ और इसलिए₂) का उत्सर्जन होता है, जिससे पर्यावरणीय दबाव बढ़ता है। इसके अलावा, उच्च प्रदर्शन वाले कंक्रीट में उपयोग किए जाने पर पोर्टलैंड सीमेंट की कुछ सीमाएँ होती हैं। इसलिए, लोगों ने पोर्टलैंड सीमेंट को बदलने के लिए एक नई तरह की बाध्यकारी सामग्री का उत्पादन करने के लिए खनिज मिश्रणों के उपयोग की खोज शुरू कर दी है।

साधारण सीमेंट की तुलना में, जियोपॉलिमर बेहतर यांत्रिक गुण और स्थायित्व दिखाते हैं। इसके अलावा, जियोपॉलिमर के कच्चे माल के स्रोत, ऊर्जा खपत, प्रदर्शन और स्थायित्व में कई फायदे हैं। उन्हें "हरित, पर्यावरण के अनुकूल" सीमेंट माना जा सकता है, जिसके 21वीं सदी में एक प्रमुख पारिस्थितिक निर्माण सामग्री बनने की उम्मीद है।

ग्रहीय प्रतिधारा कंक्रीट मिक्सर का उपयोग करके, कच्चे माल को उच्च कतरनी स्थितियों के तहत समान रूप से मिश्रित किया जा सकता है, जो उनके प्रतिक्रियाशील घटकों को अधिक प्रभावी ढंग से सक्रिय करने में मदद करता है।

1.परिभाषा

 (1) जियोपॉलीमर एक ऐसी सामग्री है जो प्राकृतिक या कृत्रिम मूल के एल्युमिनोसिलिकेट यौगिकों से क्षारीय परिस्थितियों में जियोपॉलीमराइजेशन के माध्यम से बनाई जाती है, जिससे उच्च शक्ति, स्थिरता और स्थायित्व के साथ सीमेंट जैसी सामग्री प्राप्त होती है।
 (2) जियोपॉलीमर एक नया क्षार-सक्रिय बंधन पदार्थ है जो साधारण पोर्टलैंड सीमेंट से अलग है। पोर्टलैंड सीमेंट की तुलना में, यह प्रचुर मात्रा में कच्चे माल का उपयोग करता है, कम ऊर्जा खपत करता है, लगभग कोई अपशिष्ट उत्सर्जित नहीं करता है, और चूना पत्थर के संसाधनों का उपभोग करने से बचता है, जिससे यह एक हरित निर्माण सामग्री बन जाती है।
 (3) उत्पादन के दृष्टिकोण से, जियोपॉलिमर को एल्युमिनोसिलिकेट कच्चे माल (जैसे मेटाकाओलिन या फ्लाई ऐश) को क्षारीय उत्प्रेरक के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करके बनाया जाता है; यह प्रतिक्रिया कुछ ज्वालामुखीय राख के समान रासायनिक पदार्थ का उत्पादन करती है।
 (4) संरचनात्मक दृष्टिकोण से, जियोपॉलिमर 3डी एल्युमिनोसिलिकेट नेटवर्क के साथ सामग्रियों का एक नया वर्ग बनाते हैं।
 (5) बॉन्ड के नजरिए से, जियोपॉलिमर में मुख्य रूप से सिलिकॉन और एल्यूमीनियम द्वारा निर्मित सहसंयोजक बंधों का एक नेटवर्क होता है।

2.संरचना

जियोपॉलिमर की मुख्य संरचना एक अनाकार से अर्ध-क्रिस्टलीय 3D एल्युमिनोसिलिकेट ढांचा है। इसमें सिलिकॉन-ऑक्सीजन टेट्राहेड्रोन और एल्युमिनियम-ऑक्सीजन टेट्राहेड्रोन शामिल हैं।

उत्पादन के दौरान ग्रहीय प्रतिधारा कंक्रीट मिक्सर का उपयोग करने से इन घटकों को समान रूप से फैलाने और सक्रिय करने में मदद मिलती है, जिससे अधिक समरूप 3D नेटवर्क संरचना प्राप्त होती है।

जियोपॉलिमर संरचना का योजनाबद्ध आरेख

1.मुख्य कच्चा माल

(1) मेटाकाओलिन, काओलिन मिट्टी के उचित तापीय उपचार द्वारा उत्पादित।
(2) एल्युमिनोसिलिकेट से समृद्ध औद्योगिक उप-उत्पाद, जैसे ब्लास्ट फर्नेस स्लैग, फ्लाई ऐश, फॉस्फोजिप्सम और मिट्टी का अपशिष्ट।
(3) फेल्डस्पार-टेलिंग्स, रासायनिक रूप से मेटाकाओलिन के अनुरूप लेकिन कैल्शियम की एक छोटी मात्रा के साथ।

(4) क्षारीय उत्प्रेरक, आमतौर पर सोडियम या पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड, पानी का गिलास, या पोटेशियम सिलिकेट।
(5) सेटिंग संशोधक, कमजोर कैल्शियम सिलिकेट, सिलिका धुआँ, और मिश्रण (जैसे मंदक)।

2.तैयारी प्रक्रिया

(1) यदि मेटाकाओलिन कच्चा माल है, तो पहले इसे लगभग 850 डिग्री सेल्सियस पर थर्मल उपचार द्वारा सक्रिय करें। उच्च तापमान का झटका इसे प्रतिक्रियाशील रूप में परिवर्तित करता है।
(2) फिर कच्चे माल को क्षारीय उत्प्रेरक और पानी के साथ ग्रहीय काउंटरकरंट कंक्रीट मिक्सर में मिश्रित किया जाता है। पानी का गिलास अक्सर इस्तेमाल किया जाता है; इसका मापांक, सांद्रता और इलाज की स्थिति अंतिम गुणों को प्रभावित करती है।
(3) पानी और क्षारीय घोल डालने के बाद, मिश्रण को सख्ती से मिश्रित किया जाता है, सांचों में डाला जाता है, कंपन द्वारा संकुचित किया जाता है, और फिर मोल्ड से निकालकर ठीक किया जाता है।
(4) यदि फ्लाई ऐश कच्चा माल है, तो प्रक्रिया अनुरूप है।

सारांश: मुख्य प्रक्रिया में शामिल हैं (1) कच्चे माल की प्रीप्रोसेसिंग, (2) क्षारीय घोल की तैयारी और खुराक, (3) एक ग्रहीय काउंटरकरंट कंक्रीट मिक्सर में मिश्रण, (4) कास्टिंग और कंपन संघनन, और (5) डिमोल्डिंग और इलाज।

3.बहुलकीकरण तंत्र

जियोपॉलीमराइजेशन प्रक्रिया में शामिल हैं:
(1) क्षारीय परिस्थितियों में एल्युमिनोसिलिकेट पदार्थों का विघटन;
(2) छिद्रों में घुली हुई प्रजातियों का प्रसार;

(3) बहु-संघनन के माध्यम से जेल-चरण का निर्माण;
(4) एक अखंड सामग्री में धीरे-धीरे कठोर होना।
इस प्रक्रिया के दौरान ग्रहीय प्रतिधारा कंक्रीट मिक्सर का उपयोग करने से एकसमान मिश्रण और अधिक पूर्ण प्रतिक्रिया की गारंटी मिलती है।

1.भौतिक गुण

(1) कम संकोचन और विस्तार गुणांक;
(2) उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रतिरोध;
(3) साधारण पोर्टलैंड सीमेंट की तुलना में उच्च संपीड़न, झुकने और कतरनी शक्ति;
(4) आक्रामक परिस्थितियों में टिकाऊ और रासायनिक रूप से स्थिर।
ग्रहीय प्रतिधारा कंक्रीट मिक्सर का उपयोग सघन और समरूप संरचना विकसित करने में सहायता करता है, जो सीधे तौर पर इन वांछनीय गुणों में योगदान देता है।

2.रासायनिक गुण

(1) भारी धातु आयनों को समाहित करने की क्षमता;
(2) तेजी से सेटिंग और सख्त;
(3) असाधारण रूप से मजबूत एसिड प्रतिरोध;
(4) पोलीमराइजेशन और ऑक्सीकरण प्रतिरोध की उच्च डिग्री।

3.लाभ

(1) उत्पादन के दौरान कम ऊर्जा खपत;
(2) प्रचुर एवं सस्ते कच्चे माल की उपलब्धता;
(3) टिकाऊ, रासायनिक रूप से निष्क्रिय और पर्यावरण के अनुकूल;
(4) कम संकोचन, अधिक आयामी स्थिरता।

1.बुनियादी ढांचा और निर्माण:
जियोपॉलीमर का उपयोग इमारतों और पुलों की मरम्मत और मजबूती के लिए किया जाता है, जिससे भूकंप और तूफान के प्रति प्रतिरोधक क्षमता बढ़ती है। सतत-फाइबर जियोपॉलीमर मिश्रित सामग्री का उपयोग वर्तमान में कई क्षेत्रों में संरचनात्मक मजबूती के लिए किया जाता है।

2. विमानन अनुप्रयोग:
अपने हल्के वजन और तापीय प्रतिरोध के कारण जियोपॉलीमर सामग्रियों का उपयोग विमान के घटकों, जैसे केबिन पैनल और सीटों के लिए किया जाता है।
उत्पादन के दौरान ग्रहीय प्रतिधारा कंक्रीट मिक्सर का उपयोग करने से इस अनुप्रयोग के लिए वांछनीय एकसमान सामग्री गुणों की गारंटी मिलती है।

3. ऑटोमोटिव अनुप्रयोग:
1994-95 में, बेनेटन एफ1 टीम ने अपनी एफ1 कार के घटकों में जियोपॉलीमर कम्पोजिट सामग्रियों का सफलतापूर्वक प्रयोग किया - जो हल्केपन, उच्च तापमान प्रतिरोध और यांत्रिक स्थिरता में एक बड़ी उपलब्धि थी।

4.अलौह कास्टिंग और धातुकर्म:
क्योंकि जियोपॉलिमर 1000°C-1200°C के तापमान पर अपनी संरचनात्मक स्थिरता बनाए रख सकते हैं, इसलिए उनका उपयोग अलौह कास्टिंग और धातु विज्ञान में किया जाता है।

5.सिविल निर्माण:
जियोपॉलीमर तेजी से सख्त हो जाते हैं और तेजी से ताकत विकसित करते हैं - आमतौर पर 4 घंटे के भीतर - जिससे वे राजमार्ग, हवाई अड्डे और रेलवे उद्योगों में मरम्मत और फास्ट ट्रैक परियोजनाओं के लिए आदर्श बन जाते हैं।

6. यातायात और मरम्मत अनुप्रयोग:
राजमार्ग या हवाई अड्डे की मरम्मत के लिए,ग्रहीय प्रतिधारा कंक्रीट मिक्सरयह एक तेज़-सेटिंग मिश्रण तैयार कर सकता है। 1 घंटे के भीतर इस सामग्री पर चलना संभव हो सकता है; 6 घंटे के बाद, यह विमान ले जाने योग्य हो सकता है।

7. परमाणु एवं खतरनाक अपशिष्ट निपटान:
जियोपॉलीमर एक पिंजरे जैसी संरचना बनाते हैं जो भारी धातु आयनों और परमाणु अपशिष्ट को सुरक्षित रूप से घेरे रखता है, तथा उन्हें पर्यावरण में जाने से रोकता है।

8. कलात्मक एवं सजावटी अनुप्रयोग:
जियोपॉलीमर सामग्रियों को प्राकृतिक पत्थर जैसा बनाने के लिए संसाधित किया जा सकता है, जिससे वे वास्तुशिल्प और सजावटी घटकों के लिए वांछनीय बन जाते हैं।

9. भंडारण की सुविधाएं:
अनाज भंडारण साइलो के निर्माण में जियोपॉलीमर सामग्रियों का उपयोग करने से प्राकृतिक तापमान और आर्द्रता नियंत्रण और कीटों के प्रति प्रतिरोध मिलता है।