Caratterizzazione meccanica e microstrutturale di leganti geopolimerici come alternativa al cemento Portland

Tra il 2008 e il 2023 le emissioni di anidride carbonica (CO2) sono aumentate più del 12% e la produzione di cemento ne è una delle principali cause. Diventa quindi sempre più urgente trovare alternative valide al legante che ha caratterizzato il settore delle costruzioni nel secolo scorso. I geopolimeri, noti anche con il nome di alkali activated materials, possono essere una valida alternativa al cemento tradizionale, almeno in fase iniziale per applicazioni non strutturali. La tesi si pone quindi l'obiettivo di analizzare la correlazione tra le proprietà meccaniche macroscopiche e quelle microstrutturali di leganti geopolimerici ottenuti tramite processo di colaggio. Sono state formulate sei nuove diverse formulazioni: tre formulazioni a base di metacaolino e tre a base di metacaolino e uno scarto di rettifica delle piastrelle in gres porcellanato, variandone il rapporto liquido/solido e determinando le proprietà in funzione del tempo di stagionatura. Le proprietà meccaniche sono state esaminate mediante prove di flessione, compressione e UPV. Successivamente si è passati alla caratterizzazione microstrutturale combinando tecniche tradizionali (raggi X, analisi SOM e SEM, porosimetria ad intrusione di mercurio, misure di densità geometrica e assorbimento di acqua) con nuove tecniche piu’ sofisticate e raramente applicate allo studio dei geopolimeri, quali analisi FT-IR (Spettroscopia a Infrarossi a Trasformata di Fourier), 1H-NMR (Risonanza Magnetica Nucleare) e misure di adsorbimento di gas tramite metodo BET. I risultati ottenuti offrono un quadro dettagliato delle proprietà delle formulazioni analizzate. L’utilizzo di nuove metodologie di analisi ha permesso di comprendere come il miglioramento delle prestazioni meccaniche con l’avanzare della stagionatura sia imputabile alla formazione di un gelo diverso da quello cementizio e all’affinamento delle porosità, caratteristica fondamentale nella caratterizzazione dei materiali da costruzione.