Τα αυξημένα ποσοστά διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και οι κλιματολογικές αλλαγές του πλανήτη έχουν στρέψει τον ενδιαφέρον των ερευνητών στη μελέτη τεχνολογιών και υλικών που να μειώνουν το αποτύπωμα του διοξειδίου του άνθρακα. Δεδομένου ότι σημαντικές πηγές διοξειδίου του άνθρακα είναι η καύση των ορυκτών καυσίμων και η παραγωγή τσιμέντου, η ανάγκη για έρευνα σε αυτούς τους κλάδους είναι ύψιστης σημασίας.
Η παρούσα διπλωματική επικεντρώνεται στη διερεύνηση μίας κατηγορίας τσιμέντων που είναι γνωστή χάρη στις χαμηλές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα που τη χαρακτηρίζουν. Τα τσιμέντα αυτά ονομάζονται θειοαλουμινικά τσιμέντα και η κύρια ορυκτολογική τους φάση είναι ο γελεμίτης.
Αρχικά, επεξηγούνται οι συμβολισμοί που χρησιμοποιούνται στη χημεία του τσιμέντου και οι βασικές έννοιες που πρόκειται να αναφερθούν στα επόμενα κεφάλαια της εργασίας. Επίσης, γίνεται μία αναφορά στο τσιμέντο Portland, όπου αναλύονται ιστορικά στοιχεία, οι πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή του, τα στάδια της διαδικασίας παραγωγής, οι μηχανισμοί ενυδάτωσης αλλά και στοιχεία που αφορούν στην αγορά σε παγκόσμιο επίπεδο αλλά και στην Ελλάδα.
Στο Κεφάλαιο 4 παρατίθενται στοιχεία σχετικά με τα ποσά ηλεκτρικής ενέργειας που αναλίσκονται αλλά και τα ποσά του διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπονται κατά την παραγωγή του τσιμέντου.
Στη συνέχεια, μελετώνται τρόποι μείωσης των εκπομπών και επικεντρώνεται το ενδιαφέρον στην κατηγορία των θειοαλουμινικών τσιμέντων, που εξυπηρετούν αυτόν το σκοπό. Δεδομένου ότι τα θειοαλουμινικά τσιμέντα έχουν υψηλό κόστος πρώτων υλών, εξαιτίας του βωξίτη, διεξάγεται μελέτη προσθήκης συμπληρωματικών υλικών με σκοπό τη μείωση της ποσότητας των πρώτων υλών και συνεπώς του κόστους. Τα συμπληρωματικά υλικά που επιλέχθηκαν είναι η ποζολάνη, η σκωρία υψικαμίνου και η ιπτάμενη τέφρα, και τα χαρακτηριστικά τους αναλύονται στο Κεφάλαιο 6.
Όσον αφορά στο πειραματικό μέρος, σκοπός ήταν η μελέτη της ενυδάτωσης του καθαρού θειοαλουμινικού τσιμέντου αλλά και τον τρόπο που επηρεάζεται η συμπεριφορά του και οι ιδιότητές του κατά την προσθήκη συμπληρωματικού υλικού σε ποσοστό 20%. Συγκεκριμένα, έγινε προσδιορισμός των φάσεων και της μικροδομής κατά την ενυδάτωση, σύμφωνα με τις αναλύσεις: Περίθλαση με ακτίνες Χ (XRD), Φθορισμός με ακτίνες Χ (XRF) και Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης (SEM), καθώς και μετρήσεις πήξης, αντοχών και κατανομής μεγέθους σωματιδίων σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά πρότυπα.
Τέλος, το θειοαλουμινικό τσιμέντο που μελετήθηκε παρουσίασε υψηλές πρώιμες αλλά και τελικές αντοχές, και ραγδαίο ρυθμό πήξης, που μπορεί να προσαρμοστεί με προσθήκη κατάλληλης ποσότητας επιβραδυντή. Η προσθήκη συμπληρωματικών υλικών έγινε σε ποσοστό 20%, με αποτέλεσμα την μείωση των αντοχών του τσιμέντου και την αύξηση του χρόνου πήξης. Παρ’ όλα αυτά, η μείωση των αντοχών δεν αποτελεί εμπόδιο στην εφαρμογή αυτού του τσιμέντου καθώς ακόμα και με προσθήκη 20% συμπληρωματικού υλικού, η αντοχή του παραμένει εντός ικανοποιητικών ορίων που επιτρέπουν την εφαρμογή στην κατασκευή.
(EL)
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο
