Geopolymeerien asettuminen ja kovettumisen mittaaminen

Abstract

Lasi- ja kivivillasta valmistetaan eristemateriaaleja rakennustarvikekäyttöön. Euroopan unionissa syntyi noin 2,3 miljoonaa tonnia mineraalivillajätettä vuonna 2010, ja suurin osa tästä päätyy kaatopaikoille koska rakennusvillan uusiokäytölle ei ole toistaiseksi keksitty järkeviä käyttökohteita. Merkittävä osa tästä tulee rakennus- ja purkujätteestä, jotka aiheuttavat terveyshaittoja ja ovat ympäristölle haitallisia.

Tässä kokeellisessa kandidaatintyössä tutkittiin lasi- ja kivivillan soveltuvuutta geopolymeerien lähtöaineeksi. Näytteistä mitattiin niiden asettumisaikaa ja puristuslujuudet.

Työn näytteet valmistettiin tyypillisen geopolymerisointimenetelmän mukaisesti. Aluksi valmistettiin aktivaattoriliuos jonka jälkeen esijauhettua mineraalivillaa sekoitettiin liuoksiin halutuilla mineraalivillan ja aktivaattorin suhteilla. Seoksen valmistumisen jälkeen ne valettiin muovi- ja metallimuotteihin ja laitettiin kovettumaan 40 °C:n lämpökaappiin mittauksia varten.

Työssä havaittiin, että aktivaattoriliuoksen tyyppi vaikuttaa merkittävästi geopolymeerin asettumiseen ja lujuuden kehitykseen. Lopullinen asettumisaika lasivillageopolymeereille vaihteli 5 tunnista yli kahteen vuorokauteen ja kivivillageopolymeereille 3–30 tuntiin. Määritetyt lopulliset puristuslujuudet olivat pääsääntöisesti erittäin korkeita. Maksimipuristuslujuus lasivillanäytteelle on 82 MPa ja kivivillanäytteelle 77 MPa.

Glass and stone wool are used to produce insulation materials for construction materials. In European Union, 2.3 million tons of mineral wool waste was generated in 2010 and most of it is ends up in landfill. Main reason is that the utilization and reuse of mineral wool waste in post-consumer production remains very low. A significant amount of that comes from construction and demolition waste, which causes health damage and is harmful to the environment.

In this experimental study we examined the suitability of glass and stone wool as a raw materials for geopolymers. Setting time and compressive strength were measured from the samples.

Samples were prepared by according typical geopolymerization method. At first, activator solution was prepared, after which the pre-ground mineral wool was mixed with the solutions with desired ratios of mineral wool and activator. After mixing, they were casted into plastic and metal molds and were held at 40 °C oven for curing.

It was detected that the type of activator solution has a significant effect on geopolymer setting time and compressive strength development. The final setting time for glass wool geopolymers ranged from 5 hours to more than two days and for stone wool geopolymers from 3 to 30 hours. The final compression strengths determined were generally very high. The maximum compression strength for a glass wool sample is 82 MPa and 77 MPa for a stone wool sample.