Konkrit kini merupakan bahan binaan yang paling banyak digunakan di dunia. Lebih 95% simen yang dihasilkan dan digunakan hari ini adalah simen portland. Walau bagaimanapun, pengeluaran simen portland menggunakan sejumlah besar sumber dan tenaga serta mengeluarkan sejumlah besar habuk dan gas buangan (seperti CO₂ dan SO₂), menambah kepada tekanan alam sekitar. Tambahan pula, simen portland mempunyai had tertentu apabila digunakan dalam konkrit berprestasi tinggi. Oleh itu, orang ramai telah mula meneroka penggunaan bahan campuran mineral untuk menghasilkan bahan pengikat jenis baharu bagi menggantikan simen portland.

Berbanding dengan simen biasa, geopolimer menunjukkan sifat mekanikal yang unggul dan ketahanan. Tambahan pula, geopolimer mempunyai banyak kelebihan dalam sumber bahan mentah, penggunaan tenaga, prestasi, dan ketahanan. Mereka boleh dianggap sebagai simen "hijau, mesra alam", dijangka menjadi bahan binaan ekologi utama pada abad ke-21.

Menggunakan pengadun konkrit berlawanan arus planet, bahan mentah boleh diadun secara seragam di bawah keadaan ricih yang tinggi, yang membantu mengaktifkan komponen reaktifnya dengan lebih berkesan.

1. Definisi

 (1) Geopolimer ialah bahan yang diperbuat daripada sebatian aluminosilikat asal semula jadi atau buatan di bawah keadaan beralkali melalui geopolimerisasi, menghasilkan bahan seperti simen dengan kekuatan tinggi, kestabilan dan ketahanan.
 (2) Geopolimer ialah bahan pengikat alkali diaktifkan baru yang berbeza daripada simen portland biasa. Berbanding dengan simen portland, ia menggunakan bahan mentah yang banyak, mempunyai penggunaan tenaga yang lebih rendah, hampir tidak mengeluarkan sisa, dan mengelakkan penggunaan sumber batu kapur, menjadikannya bahan binaan hijau.
 (3) Dari perspektif pengeluaran, geopolimer dibuat dengan bahan mentah aluminosilikat yang bertindak balas secara kimia (seperti metakaolin atau abu terbang) dengan pengaktif alkali; tindak balas ini menghasilkan bahan yang serupa secara kimia dengan beberapa abu gunung berapi.
 (4) Dari sudut struktur, geopolimer membentuk kelas bahan baharu dengan rangkaian aluminosilikat 3D.
 (5) Dari perspektif ikatan, geopolimer terdiri daripada rangkaian ikatan kovalen yang kebanyakannya dibentuk oleh silikon dan aluminium.

2. Struktur

Struktur utama geopolimer ialah rangka kerja aluminosilikat 3D amorfus kepada separa kristal. Ia terdiri daripada tetrahedron silikon-oksigen dan tetrahedron aluminium-oksigen.

Menggunakan pengadun konkrit berlawanan arus semasa pengeluaran membantu menyebarkan dan mengaktifkan komponen ini secara seragam, menghasilkan struktur rangkaian 3D yang lebih homogen.

Gambarajah Skema Struktur Geopolimer

1.Bahan mentah utama

(1) Metakaolin, dihasilkan oleh rawatan haba yang betul bagi tanah liat kaolin.
(2) Produk sampingan industri yang kaya dengan aluminosilikat, seperti sanga relau letupan, abu terbang, fosfogipsum, dan sisa tanah liat.
(3) Feldspar-tailings, secara kimia serupa dengan metakaolin tetapi dengan sedikit kalsium.

(4) Pengaktif alkali, biasanya natrium atau kalium hidroksida, gelas air, atau kalium silikat.
(5) Pengubah suai tetapan, kalsium silikat lemah, wasap silika, dan bahan tambah (seperti retarder).

2.Proses penyediaan

(1) Jika metakaolin ialah bahan mentah, mula-mula aktifkannya dengan rawatan haba pada kira-kira 850°C. Kejutan suhu tinggi menukarkannya kepada bentuk reaktif.
(2) Bahan mentah kemudiannya diadun dalam pengadun konkrit arus balas planet dengan pengaktif alkali dan air. Gelas air kerap digunakan; modulus, kepekatan, dan keadaan pengawetannya mempengaruhi sifat akhir.
(3) Selepas menambah air dan larutan beralkali, campuran itu diadun dengan kuat, dituangkan ke dalam acuan, dipadatkan dengan getaran, dan kemudian dirobohkan dan diawetkan.
(4) Jika abu terbang adalah bahan mentah, prosedurnya adalah serupa.

Ringkasan: Prosedur utama terdiri daripada (1) prapemprosesan bahan mentah, (2) penyediaan dan dos larutan alkali, (3) pencampuran dalam pengadun konkrit arus berlawanan planet, (4) pemadatan tuangan dan getaran, dan (5) pembongkaran dan pengawetan.

3. Mekanisme pempolimeran

Proses geopolimerisasi terdiri daripada:
(1) pembubaran bahan aluminosilikat di bawah keadaan alkali;
(2) penyebaran spesies terlarut ke dalam liang;

(3) pembentukan fasa-gel melalui pemeluwapan poli;
(4) pengerasan beransur-ansur menjadi bahan monolitik.
Menggunakan pengadun konkrit arus balas planet semasa proses ini menjamin campuran seragam dan tindak balas yang lebih lengkap.

1. Sifat fizikal

(1) Pekali pengecutan dan pengembangan yang rendah;
(2) Rintangan suhu tinggi yang sangat baik;
(3) Kekuatan mampatan, lenturan dan ricih yang lebih tinggi daripada simen portland biasa;
(4) Tahan lama dan stabil dari segi kimia dalam keadaan yang agresif.
Menggunakan pengadun konkrit arus balas planet membantu dalam membangunkan struktur padat dan homogen, yang secara langsung menyumbang kepada sifat-sifat yang diingini ini.

2.Sifat kimia

(1) Keupayaan untuk membungkus ion logam berat;
(2) Tetapan pantas dan pengerasan;
(3) Rintangan asid yang sangat kuat;
(4) Tahap pempolimeran dan rintangan pengoksidaan yang lebih tinggi.

3.Kelebihan

(1) Penggunaan tenaga yang lebih rendah semasa pengeluaran;
(2) Ketersediaan bahan mentah yang banyak dan lebih murah;
(3) Tahan lama, lengai secara kimia, dan mesra alam;
(4) Kurang pengecutan, kestabilan dimensi yang lebih besar.

1.Infrastruktur dan Pembinaan:
Geopolimer digunakan untuk membaiki dan mengukuhkan bangunan dan jambatan, menambah daya tahan terhadap gempa bumi dan taufan. Bahan komposit geopolimer gentian berterusan kini digunakan di banyak kawasan untuk pengukuhan struktur.

2. Aplikasi Penerbangan:
Bahan geopolimer, dengan rintangan ringan dan haba, telah digunakan untuk komponen pesawat, seperti panel kabin dan tempat duduk.
Menggunakan pengadun konkrit arus balas planet semasa pengeluaran menjamin sifat bahan seragam yang diingini untuk aplikasi ini.

3. Aplikasi Automotif:
Pada 1994-95, pasukan Benetton F1 berjaya menggunakan bahan komposit geopolimer pada komponen kereta F1 mereka — satu kejayaan dalam rintangan ringan, suhu tinggi dan kestabilan mekanikal.

4.Tuangan dan Metalurgi bukan ferus:
Oleh kerana geopolimer boleh mengekalkan kestabilan strukturnya pada suhu 1000°C–1200°C, ia mendapati aplikasi dalam tuangan bukan ferus dan metalurgi.

5.Pembinaan Awam:
Geopolimer mengeras dengan cepat dan membangunkan kekuatan dengan cepat - biasanya dalam masa 4 jam - menjadikannya ideal untuk pembaikan dan projek landasan pantas dalam industri lebuh raya, lapangan terbang dan kereta api.

6. Aplikasi Trafik dan Pembaikan:
Untuk pembaikan lebuh raya atau lapangan terbang, apengadun konkrit arus balas planetboleh menghasilkan campuran yang cepat mengeras. Dalam masa 1 jam bahan boleh berjalan; selepas 6 jam, ia boleh membawa pesawat.

7. Pembuangan Sisa Nuklear dan Berbahaya:
Geopolimer membentuk struktur seperti sangkar yang membungkus ion logam berat dan sisa nuklear dengan selamat, menghalang pelepasannya ke alam sekitar.

8. Aplikasi Seni dan Hiasan:
Bahan geopolimer boleh diproses untuk menyerupai batu semula jadi, menjadikannya wajar untuk komponen seni bina dan hiasan.

9. Kemudahan Penyimpanan:
Menggunakan bahan geopolimer untuk membina silo penyimpanan bijirin menyediakan kawalan suhu dan kelembapan semula jadi dan rintangan kepada perosak.