Magnesium-pohjaiset sol-gel-prosessilla valmistetut materiaalit sementin seosaineena

Perinteisen sementin valmistus vapauttaa suuria määriä hiilidioksidia (CO2), mikä vaikuttaa merkittävästi ilmastonmuutokseen. Näiden päästöjen vähentämiseksi tutkijat ovat etsineet vaihtoehtoisia materiaaleja, joilla voitaisiin osittain korvata sementin pääkomponentti, klinkkeri. Monet yleisesti käytetyt korvaavat materiaalit, kuten lentotuhka ja masuunikuona, ovat kuitenkin käymässä vähiin. Tämä on lisännyt tarvetta uusille, kestäville vaihtoehdoille.
Tässä väitöskirjassa tutkitaan erityisesti suunniteltujen lasimateriaalien käyttöä uudenlaisina sementinkorvikkeina. Nämä lasit valmistetaan magnesiumista (Mg) ja muista alkuaineista, kuten raudasta (Fe), sol-gel-nimisellä kemiallisella menetelmällä. Säätelemällä ainesosia ja valmistusprosessia, lasien ominaisuuksia voidaan muokata niin, että ne reagoivat tehokkaasti sementin kanssa ja parantavat lopputuotteen lujuutta ja kestävyyttä.
Tutkimuksessa edettiin kolmea päälinjaa pitkin: ensinnäkin tarkasteltiin, miten eri määrät magnesiumia vaikuttavat lasin käyttäytymiseen; toiseksi lisättiin rautaa ja tutkittiin sen vaikutusta reaktiivisuuteen; ja kolmanneksi testattiin, miten lasit toimivat käytännössä sementtiseoksissa.
Tulokset osoittivat, että nämä magnesiumpohjaiset lasit liukenevat hyvin veteen, reagoivat tehokkaasti sementin kanssa ja jopa päihittivät perinteiset korvaavat materiaalit joissakin tapauksissa. Kun lasiin lisättiin rautaa, erityisesti tietyssä kemiallisessa muodossa, sen teho parani entisestään. Näillä synteettisillä laseilla valmistetut sementtilaastit osoittivat hyviä mekaanisia ominaisuuksia, ja mikroskooppinen analyysi paljasti edullisia muutoksia sementin sisäisessä rakenteessa.
Kaiken kaikkiaan tutkimus esittelee lupaavan uuden tavan vähentää sementin valmistuksesta aiheutuvia CO2-päästöjä käyttämällä räätälöityjä lasimateriaaleja, jotka voidaan suunnitella kestävyyttä ja suorituskykyä silmällä pitäen.