Ανάπτυξη σύνθετων δομικών υλικών με χρήση υαλοθραύσματος και υαλοποιημένων απορριμμάτων
Authors: Καραμπέρη Αλεξάνδρα 
Published: September 2021

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή έγινε μια προσπάθεια για την ανάδειξη του σημαντικού ρόλου της ανακύκλωσης του γυαλιού και των υαλοποιημένων απορριμμάτων. Κριτήριο για την επιλογή των δομικών υλικών τα οποία θα μπορούσαν να παραχθούν εναλλακτικά από ανακυκλωμένο υαλόθραυσμα και υαλοποιημένα απόβλητα ήταν η ποσότητα η οποία θα μπορούσε να αξιοποιηθεί κατά την παραγωγή τους αλλά και η μέγιστη βελτιστοποίηση των χημικών και φυσικών ιδιοτήτων τους. Βάση των παραπάνω παρατηρήσεων, αρχικά, εξετάστηκε η δυνατότητα αξιοποίησης του υαλοθραύσματος και υαλοποιημένης ιπτάμενης τέφρας σε προϊόντα τσιμέντου. Η χρήση του γυαλιού δεν περιορίστηκε στο πολυχρωματικό υαλόθραυσμα αλλά εξετάστηκαν χωριστά τα πιο κοινά χρωματιστά γυαλιά που χρησιμοποιούνται ως υλικά συσκευασίας στην ελληνική αγορά. Αποτιμήθηκε, όχι μόνο η επίδραση της κοκκομετρίας (<200 μm, <90 μm, <45 μm),της ποζολανικής δράσης και του ποσοστού αντικατάστασης (5-25%) του υαλοθραύσματος, αλλά και η επίδραση του αλκαλικού περιβάλλοντος (NaOH 1M) και της μεταβολής της θερμοκρασίας (25, 80oC) στα παραγόμενα τελικά προϊόντα. Επιπρόσθετα, εξετάστηκε η πιθανή συνεργιστική δράση του υαλοθραύσματος με την παρουσία της ιπτάμενης τέφρας, δηλαδή ενός ποζολανικού υλικού. Σε όλα τα δείγματα των σύμμεικτων παστών και κονιαμάτων πραγματοποιήθηκε συστηματική μελέτη του βαθμού και των προϊόντων ενυδάτωσης, της ανάπτυξης των μηχανικών αντοχών καθώς και έλεγχος της πιθανής διαστολής λόγω αλκαλοπυριτικής δράσης. Από την παραπάνω μελέτη προκύπτει ότι, το λεπτοαλεσμένο υαλόθραυσμα παρουσιάζει ποζολανική δράση για κοκκομετρία μικρότερη από τα 90μm η οποία αυξάνεται με τη μείωση της κοκκομετρίας. Για την ολοκλήρωση της μελέτης της συνολικής δυνατότητας αξιοποίησης του υαλοθραύσματος σε προϊόντα τσιμέντου μελετήθηκε η χρήση του και σε εμπορικά προϊόντα, όπως είναι τα επιχρίσματα τοιχοποιίας και το σκυρόδεμα. Τα προϊόντα αυτά επέδειξαν ικανοποιητικές μηχανικές ιδιότητες.Επιπρόσθετα, έγινε μία προσπάθεια αλκαλικής ενεργοποίησης του υαλοθραύσματος είτε μόνο του είτε με ισόποση ιπτάμενη τέφρα ή σκωρία χάλυβα σε ισχυρά αλκαλικό περιβάλλον με χρήση NaOH 6M σε θερμοκρασία περιβάλλοντος αλλά και στους 60οC. Αντίστοιχα, παρασκευάστηκαν κονιάματα από αλκαλικά ενεργοποιημένο γυαλί ή γυαλί με σκωρία χάλυβα, τόσο με κοινά αδρανή όσο και με αδρανή από υαλόθραυσμα.Το υαλόθραυσμα χρησιμοποιήθηκε ως δευτερεύον συστατικό μαζί με βιομηχανικά παραπροϊόντα, όπως είναι η ιπτάμενη τέφρα και οι σκωρίες μεταλλουργικών διεργασίων για την παραγωγή υάλων και υαλοκεραμικών. Η υαλοποίηση των δειγμάτων έλαβε χώρα στους 1450οC και η διαδικασία αποϋαλοποίησης από τους 900-1000οC για 2 ώρες. Τα παραγόμενα γυαλιά και υαλοκεραμικά επέδειξαν ικανοποιητικές μηχανικές αντοχές καθώς και μεγάλη αντοχή στη χημική διάβρωση.Μία αντίστοιχη εφαρμογή αποτελεί η χρήση του υαλοθραύσματος για την παραγωγή αφρώδους γυαλιού με την προσθήκη μέσων διόγκωσης. Το πορώδες του υλικού αυξάνει με τη μείωση της κοκκομετρίας του υαλοθραύσματος, αλλά υπάρχει περιορισμός στην αντίστοιχη αύξηση της περιεκτικότητας σε μέσο διόγκωσης.Τούτη η εργασία προσπάθησε να επιδείξει τη διαφορετική ποικιλία εφαρμογών οι οποίες είναι διαθέσιμες για το γυαλί. Τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά και ανοίγουν το δρόμο για την αξιοποίηση του γυαλιού προς αειφόρες εφαρμογές.