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Geopolimeri : un'alternativa smart per la realizzazione di materiali sostenibili

Astrid Gumina

Geopolimeri : un'alternativa smart per la realizzazione di materiali sostenibili.

Rel. Jean Marc Christian Tulliani, Alessandra Formia. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Restauro E Valorizzazione Del Patrimonio, 2015

Abstract:

Prologo

Ad oggi il nostro pianeta è stato messo a dura prova e l'economia mondiale non è stata da meno: terribili e repentini cambiamenti climatici, idrogeologici, saturazione di inquinamento in ogni sua forma, crisi economica e culturale.

Facile risulterebbe cedere ai fatalismi, molto più difficile risulta, invece, comprendere che motore di tali stravolgimenti è proprio l'attività umana e il suo smodato uso ed abuso delle risorse.

Discorso valido su scala mondiale e applicabile ad ogni campo dell'operato umano.

Ma, che cosa circonda ed è essa stessa l'attività umana se non l'architettura?Dotarsi di un'adeguata forma mentis a partire dalla formazione delle singole componenti costitutive di questa non potrebbe essere la chiave per la risoluzione di molte delle problematiche attuali? Proprio da tali considerazioni prende il via la mia ipotesi di un utilizzo Smart delle risorse, un riuso intelligente di ciò che sulla terra è presente in abbondanza: i rifiuti e gli scarti di una società mai come adesso incentrata sulla produzione seriale ed industriale.

Ottimizzare, dunque, la produzione materica delle componenti architettoniche con un risparmio delle materie prime pure a favore di un recupero di ciò che altrimenti andrebbe perso con conseguenti, ulteriori, costi di smaltimento.

Il lavoro si pone, allora, l'obiettivo, seppur ambizioso, di trovare una valida alternativa ai materiali tradizionali, quali, ad esempio, i cementi Portland, per la quale produzione sono richiesti notevoli costi in termini di approvvigionamento dei componenti, consumo delle risorse e, soprattutto in termini di emissioni nocive in tutto il processo che va dalla creazione alla distribuzione.

Campo di sperimentazione sarà un materiale tra i più recenti: il geopolimero che, già nel suo format originale, si compone di materiali di origine geologica o, in alcuni casi, frutto di ulteriori processi produttivi. L'ipotesi principale si basa sulla possibilità di ricavare la componente silicatica, necessaria alla geopolimerizzazione, da materiali di recupero quale il vetro1, ridotto in polvere e disciolto in una soluzione basica.

Tutta la fase sperimentale, quindi, risulta ruotare attorno alla definizione dei rapporti ottimali e delle quantità necessarie alla determinazione di un materiale, in grado di soddisfare gli standard dei geopolimeri, che si origini da un processo sostenibile in termini ambientali e, perché no, economici.

Ulteriori tentativi hanno visto l'utilizzo di un differente rifiuto industriale: la lolla del riso, scarto ottenuto dalla sbramatura del risone2, utilizzato altresì come combustibile e che, sotto forma di ceneri, risulta ricco di ossido di Silicio.

Durante lo svolgimento dell'attività sperimentale ci si è, inoltre, interessati alla possibilità di implementazione delle caratteristiche fisiche e meccaniche dei geopolimeri ottenuti tradizionalmente: l'aggiunta di additivi o di ulteriori componenti hanno permesso di generare materiali per applicazioni differenti.

Si tratta, dunque, nel suo insieme di un lavoro che, da fondamenta teoriche derivate da un attento studio della letteratura, ha provato, con la modestia di chi agisce per tentativi gettando le basi per sviluppi futuri, a muovere piccoli e lenti passi verso un possibile utilizzo "smart" di un materiale che, seppur di recente messa a punto, possiede e mostra un vastissimo potenziale.
Relatori: Jean Marc Christian Tulliani, Alessandra Formia
Tipo di pubblicazione: A stampa
Soggetti: S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica
T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TE Tecnologia dei materiali
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Restauro E Valorizzazione Del Patrimonio
Classe di laurea: NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici: NON SPECIFICATO
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/4045
Capitoli:

Indice

Prologo

1. Geopolimeri

1.1 Definizione, cenni storici e stato dell'arte

1.2 Componenti e rapporti

1.3 Processo produttivo

1.4 Geopolimerizzazione

1.5 Sostenibilità ambientale: OPC Vs GPC

2. Ipotesi per una produzione “smart”

2.1 Componenti alternativi

2.1.1 II vetro

Dal vetro di recupero al Watersglass

2.1.2 La lolla del riso

Dalla lolla del riso all' RHA (Rice Husk ash)

2.2 Possibili "ingredienti" per nuovi campi di applicazione

2.2.1 Geopolimeri alleggeriti: aggregati e agenti porogeni

Il Poraver®

L'Acqua Ossigenata

2.2.2 Coadiuvanti della resistenza meccanica: Il Primal B60 A

3. Attività sperimentale

3.1 Finalità

3.2 Materiali e metodi

3.2.1 Materie prime e reattivi

3.2.1.1 Dal Caolino al Metacaolino rosa (MKr)

3.2.1.2 Preparazione polvere vetrosa

3.2.1.3 Soluzioni alcaline

3.2.2 Preparazione delle soluzioni

3.2.3 Soluzione Na0H/Na2C03 + polvere vetrosa

Soluzione con polvere vitrea

3.2.3.1 Soluzioni C13, C12, C11

3.2.3.2 Impiego della lolla nelle soluzioni C13 e vetrosa

3.2.4 Realizzazione dell'impasto

3.2.5 Formatura dei campioni e curing

3.2.6 Aggiunta aggregati e agenti porogeni

3.3 Caratterizzazione dei campioni

3.4 Tecniche di analisi

3.4.1 Prove chimico - fisiche

3.4.1.1 Diffrazione X-Ray (XRD)

3.4.1.2 Fluorescenza X-Ray (XRF)

3.4.1.3 Misura della densità geometrica

3.4.1.4 Osservazione al Microscopio elettronico a scansione

(FIELD EMISSION -FESEM)

3.4.1.5 Misura della conducibilità termica (X)

3.4.2 Prove meccaniche

3.4.2.1 Flessione su tre punti

3.4.2.2 Resistenza a compressione

4. Conclusioni

4.1 Commento dei risultati

4.2 Possibili sviluppi futuri

Appendice

Bibliografia

Normativa di riferimento

Sitografia

Ringraziamenti
Bibliografia:

Bibliografia

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Normativa di riferimento

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UNI EN 12390-3:2009: Prove sul calcestruzzo indurito - Parte 3: Resistenza alla compressione dei provini.

UNI EN 12390-5:2009: Prove sul calcestruzzo indurito - Parte 5: Resistenza a flessione dei provini.

SITOGRAFIA

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http://it.wikipedia.org/wiki/Spettrofotometria XRF#mediaviewer/File:X-ray fluorescence simple figure.svg

http://nuke.nanoireservice.it/HLaboratorio/tabid/473/Default.aspx

http://www.antichitabelsito.it/schede/primal B60.pdf

http://www.assovetro.it/pagina.php7art-8

http://www.carbolite.com/it/api/?action=product pdf&productld=145&I d=2374085&L=3&userld=&site=carbolite&print language=3&print info=l &print image=l&print images=l&print advantages=l&print features=l

http://www.disat.polito.it/it/

http://www.gastronomiamediterranea.com/2013/10/una-fiiornata-in-risaia-per-il-nuovo-raccolto/

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http://www.hotdiskinstruments.com/products/instruments-for-thermal-conductivitv-measurements/tps-2500-s.html

www.aso-cement.jp/en/products/product ordinary.html
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