Artikkelissa kuvattu URBCON-projekti oli osa Laura Stefaninin väitöskirjaprojektia. Laura Stefanini valmistui filosofian tohtoriksi materiaalitieteiden alalta Sheffieldin yliopistosta Englannista viime kesänä. Väitösprojektin rahoittajana oli Interreg NWE.
Rakentamisen dynaamisessa maailmassa innovaatiot ovat alan tulevaisuutta muovaava voima. Ympäristönäkökohdat ja kestävä kehitys ovat yhä tärkeämpiä, joten vaihtoehtoisia materiaaleja on tulossa laboratoriosta rakennustyömaalle. Näiden innovatiivisten sideaineiden joukosta erottuvat alkaliaktivoidut materiaalit (AAM-materiaalit), jotka tunnetaan myös geopolymeereinä.
AAM-materiaalien historia ulottuu yli vuosisadan taakse. Vuonna 1895 Jasper Whiting yhdisti masuunikuonan ja natriumhydroksidia ja loi näin käyttökelpoisen sideaineen. Vuonna 1908 Hans Kühl patentoi sementin valmistuksen yhdistämällä lasikuonaa ja emäksisiä lähtöaineita, jolloin saavutettiin jo parhaaseen Portland-sementtiin verrattavissa oleva suorituskyky. Myöhemmät kehitystyöt, kuten ”Purdocement” 1940-luvulla, osoittivat kuona-alkalisementtien parantuneen lujuuden. Vuonna 1965 Glukhovskyn työ laajensi aluminosilikaattien käyttöä sideaineena, ja 1970-luvulla alkaliaktivointitekniikka kehittyi edelleen.
1990-luvulta lähtien alkaliaktivointiteknologian tutkimus ja kehittäminen ovat laajentuneet nopeasti, ja siitä on tullut merkittävä tieteellinen ala. Kaupallistaminen rajoittuu kuitenkin edelleen muutamiin yrityksiin useissa maissa. Standardointi- ja sääntelytoimet ovat käynnissä alkaliaktivointitekniikan yleisen käyttöönoton mahdollistamiseksi. AAM-materiaalit tarjoavat nykyään vähähiilisen vaihtoehdon perinteiselle sementille, ja ne tarjoavat ainutlaatuisen materiaalien räätälöintimahdollisuuden raaka-aineiden ja seossuunnittelun pohjalta. AAM:n valmistuksen keskeisin reaktio on (kalsium)alumiinisilikaattimateriaalien ja emäksisen liuoksen välinen vuorovaikutus. Vaikka AAM-materiaalit ovat osoittautuneet lupaaviksi, aktivointiprosessissa käytettävän emäksisen liuoksen ympäristövaikutukset aiheuttavat huolta.
AAM-materiaalit valmistetaan pääasiassa jauhetusta masuunikuonasta (GGBFS) tai lentotuhkasta, joiden saatavuus on kuitenkin vähenemässä. Tutkijat selvittävätkin nyt erilaisia teollisuuden sivutuotteita ja jätemateriaaleja vaihtoehtoisina lähtöaineina. Tämä on tärkeää, jotta voidaan osoittaa tämän teknologian maailmanlaajuinen sovellettavuus ja sen mahdollisuudet tukea ja mullistaa rakennusteollisuutta.
Interreg NWE URBCON -hankkeen puitteissa Sheffieldin yliopistossa tutkittiin neljää erilaista teollisista lähteistä peräisin olevaa jätemateriaalia sen selvittämiseksi, voidaanko niitä käyttää alkaliaktivoitujen sementtien lähtöaineina: i) viittä kaoliniittikaivoksesta peräisin olevaa jäännössavea (Imerys, Englanti); ii) terästehtaan happipohjaisen uunin (BOF) kuonaa (ArcelorMittal, Belgia); iii) valokaariuunin (EAF) ruostumattoman teräksen kuonaa (Orbix, Belgia); ja iv) kuparikuonaa (CS) jalostuslaitoksesta (Arubis, Belgia).
Lisätietoja nyt valmistuneesta projektista löytyy osoitteesta
Tutustu artikkeliin Betoni-lehdessä:
4/2023
Tulevaisuuden vaihtoehtoiset sideaineet: alkaliaktivoidut materiaalit
Valmistumisvuosi: 2023
Sheffield Uni, Sheffield S10 2TN, Yhdistynyt kuningaskunta
