Geopolimerizzazione di materiali avanzati

Questa tesi riguarda lo studio, la sintesi e la caratterizzazione di campioni geopolimerici sviluppati in laboratorio. Il processo di geopolimerizzazione permette di produrre materiali allumino-silicatici a matrice polimerica, attraverso un trattamento termico a basse temperature (inferiori ai 150-200°C) utilizzando come precursore una polvere reattiva a composizione allumino-silicatica, e come attivatore un materiale alcalino fortemente basico. I geopolimeri sono studiati nel tentativo di trovare una formulazione che, utilizzando anche materiali di scarto, possa offrire sia elevate prestazioni meccaniche (almeno simili a quelle dei materiali attualmente impiegati nell’edilizia), che minor consumo di energia ed emissioni di CO2 più basse, mantenendo tuttavia costi di produzione competitivi. Durante questo lavoro di tesi sono stati studiati e replicati i meccanismi della geosintesi a base di metacaolino, utilizzando prima attivanti di origine commerciale, e poi tramite materiali di scarto: limo residuo da laghi di lavaggio industriale e polvere proveniente dal riciclo di bottiglie di vetro. Per fare ciò, si è resa necessaria la caratterizzazione mineralogica, chimica e microstrutturale di tutti i materiali di partenza e di tutti i geopolimeri sintetizzati, utilizzando strumenti quali la Microscopia Elettronica a Scansione e le microanalisi a raggi X a dispersione di energia (SEM-EDS), la diffrazione a raggi x (X-Ray Diffraction analisys, XRD), dalle quali è stato possibile investigare le fasi minerali presenti nei materiali di partenza, studiare le eventuali fasi cristalline formate dal processo di sintesi, e confermare l’avvenuta reazione di Geopolimerizzazione. In fine, sono state condotte prove meccaniche sui geopolimeri sintetizzati per indagare in via speditiva i valori di cedimento e di resistenza a compressione, tramite prove edometriche e di espansione laterale libera (ELL) allo scopo di completare la caratterizzazione del materiale ottenuto.