Rautapitoisen fayaliittikuonan alkaliaktivointi - tuoreuden, kovettumisen ja kestävyyden ominaisuudet

Fayaliittikuona on ei-rautametallien jalostusprosesseissa syntyvä rautapitoinen sivutuote. Tällä
hetkellä fayaliittikuonaa tuotetaan maailmanlaajuisesti 58 miljoonaa tonnia, ja määrän odotetaan
kasvavan ei-rautametallien kysynnän lisääntyessä erilaisissa sovelluksissa. Vain pieni osuus
fayaliittikuonasta pystytään hyödyntämään vähäarvoisissa sovelluksissa suurimman osan päätyessä
kaatopaikoille. Tämän väitöskirjan tavoitteena on hyödyntää fayaliittikuonaa kokonaisvaltaisesti
alkaliaktivoitujen materiaalien (AAM) raaka-aineena. AAM:t ovat vaihtoehtoisia
sementtipohjaisia materiaaleja, jotka voivat tarjota ympäristöhyötyjä portlandsementtibetoniin
verrattuna.
Fayaliittikuona sisältää suuren määrän rautaa (>50 %) ja vähän kalsiumia, alumiinia sekä
amorfista ainetta verrattuna masuunikuonaan, joka on yleisesti käytetty AAM:ien raaka-aine.
Tämän väitöskirjatyön tulokset kuitenkin osoittavat, että tätä matalareaktiivista fayaliittikuonaa
voidaan käyttää sekä aggregaattina että sideaineena AAM-laasteissa. Lisäksi fayaliittikuonan eri
kokojakeiden mineraloginen tutkimus paljasti vaihtelua amorfisessa aineen määrässä. Pienien
fayaliittikuonapartikkelien amorfinen pitoisuus oli korkeampi kuin isojen partikkelien, mikä johti
pienen kokojakauman korkeampaan reaktiivisuuteen sekä sideaineen parempiin mekaanisiin ja
mikrorakenteellisiin ominaisuuksiin.Fayaliittikuona sisältää suuren määrän rautaa (>50 %) ja
vähän kalsiumia, alumiinia sekä amorfista ainetta verrattuna masuunikuonaan, joka on yleisesti
käytetty AAM:ien raaka-aine. Tämän väitöskirjatyön tulokset kuitenkin osoittavat, että tätä
matalareaktiivista fayaliittikuonaa voidaan käyttää sekä aggregaattina että sideaineena AAMlaasteissa.
Lisäksi fayaliittikuonan eri kokojakeiden mineraloginen tutkimus paljasti vaihtelua
amorfisessa aineen määrässä. Pienien fayaliittikuonapartikkelien amorfinen pitoisuus oli korkeampi
kuin isojen partikkelien, mikä johti pienen kokojakauman korkeampaan reaktiivisuuteen
sekä sideaineen parempiin mekaanisiin ja mikrorakenteellisiin ominaisuuksiin.
Fayaliittikuonaa aggregaattina ja sideaineena sisältävillä laasteilla oli ylivoimaiset mekaaniset
ja mikrorakenteelliset ominaisuudet verrattuna laasteihin, jotka sisälsivät aggregaattina tavallista
hiekkaa. Lisäksi partikkelikokojakauman optimointi ja kovettaminen korkeassa lämpötilassa
paransivat laastien mekaanisia ominaisuuksia. Korkeassa lämpötilassa kovettamista pyrittiin
välttämään tutkimalla, voitaisiinko fayaliittikuonapohjaisten laastien kovettumista parantaa
lisäämällä rinnakkaissideaineita. Seosaineiden käyttö muutti merkittävästi muodostuneita sideainegeelejä
ja paransi laastien tuoreuden, kovettumisen ja kestävyyden ominaisuuksia, kun ne altistettiin
erilaisille aggressiivisille ympäristöolosuhteille ja korkeille lämpötiloille. Tämän väitöskirjatyön
tulokset tarjoavat yksityiskohtaista tietoa fayaliittikuonan kokonaisvaltaisesta hyödyntämisestä
ja sen mahdollisuuksista rakentamisen eri sovelluksissa.