Riassunto analitico
Lo scopo di questo progetto di tesi è stato quello di produrre e testare dei materiali ad attivazione alcalina, addizionati con agenti schiumogeni e rinforzati con fibre (inorganiche o organiche), per la loro applicazione come pannelli per isolamento acustico. In particolare sono stati utilizzati e studiati i cosiddetti “one-part alkali activated material”. Questi sono materiali in cui sia il precursore che l’attivatore alcalino si presentano in forma solida, in particolare in polvere, e la reazione viene avviata addizionando una precisa quantità di acqua opportunamente calcolata come percentuale sul peso totale dei reagenti. Il vantaggio principale dei one-part alkali activated materials è quello di evitare l’utilizzo di attivatori alcalini in soluzione, come l'idrossido di sodio, che sono pericolosi e corrosivi. Sono state impiegate le seguenti materie prime: ground granulated blast furnace slag (ovvero le scorie d'altoforno) fornite dall'azienda Finnsementti, il metasilicato di sodio in polvere e la sabbia come inerte. Nella prima fase del progetto, i materiali ad attivazione alcalina sono stati espansi con tre diversi agenti schiumogeni, con lo scopo di valutare quale fosse il migliore da utilizzare nelle fasi successive. Nella seconda fase, sono stati preparati i campioni di materiali espansi rinforzandoli con dieci diversi tipi di fibre: basalto, acciaio, pva, polipropilene di varie misure, fibre di canapa sia naturali che macinate e fibre di torba. In ogni miscela è stata aggiunta una quantità di fibre pari all'1% sul volume totale dei reagenti. Per ogni campione sono state misurate la densità e la resistenza a flessione e a compressione e sono state individuate le tre tipologie di fibre che portavano ad un miglioramento delle proprietà meccaniche. Infine, lo scopo della terza ed ultima fase era quello di studiare come le proprietà meccaniche cambiassero con la variazione della quantità di fibre aggiunte alla miscela. Per questo fine, solo per le tre migliori tipologie individuate nella seconda fase, la quantità di fibre aggiunta è stata fatta variare a 0,5 e 1,5% sul volume totale dei reagenti e successivamente sono state testate le proprietà meccaniche come nella fase precedente. Inoltre, sui campioni della terza fase, è stato condotto anche lo shrinkage test, per la valutazione del ritiro del campione in fase di maturazione.
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Abstract
The purpose of this thesis project was to produce and test foamed alkali-activated materials reinforced with fibers (inorganic or organic), for their application as panels for acoustic insulation. In particular, the so-called "one-part alkali activated material" have been used and studied. These are materials in which both the precursor and the alkaline activator are in solid form, in particular in powder form, and the reaction is started by adding a precise quantity of water appropriately calculated as a percentage of the total weight of the raw materials. The main advantage of one-part alkali activated materials is to avoid the use of alkaline activators in solution, as sodium hydroxide, which are dangerous and corrosive. The following raw materials were used: ground granulated blast furnace slag, supplied by the Finnsementti company, powdered sodium metasilicate and sand as inert material. In the first phase of the project, the alkaline-activated materials were expanded with three different foaming agents, with the aim to evaluate which was the best to use in the subsequent phases. In the second phase, samples of expanded materials were reinforced with ten different types of fibers: basalt, steel, pva, polypropylene of various sizes, both natural and milled hemp fibers and peat fibers. In each mixture a quantity of fibers equal to 1% was added to the total volume of the solid reagents. For each sample the density, the flexural and compression strength were measured and the three types of fibers that led to an improvement in mechanical properties were identified. In the end, the purpose of the third and final phase was to study how the mechanical properties changed with the variation in the amount of fibers added to the mixture. For this purpose, only for the three best typologies identified in the second phase, the quantity of fibers added was varied to 0.5 and 1.5% on the total volume of the reagents and then the mechanical properties were tested as in the previous phase. Moreover, on the samples of the third phase, the shrinkage test was also conducted, for the evaluation of the withdrawal of the sample during maturation.
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