argille e fanghi vulcanici come materie prime per i geopolimeri

Geopolymers are one of the primary substitutes for Portland cement, the most widely used building material for concrete. Geopolymers offer several potential advantages: absence of CO2 emissions during their formation, reduced energy impact, and the ability to produce and use them in small quantities. However, one of the main challenges in utilizing geopolymers lies in the starting material (precursor), which requires specific binder qualities. Metakaolin, commonly used as a precursor, is derived from kaolin, which is a relatively valuable clay; consequently, its reduced availability today makes it more expensive. Based on the above, one field of research is predominantly aimed at finding widely available and low-cost natural materials capable of serving as precursors, thereby replacing or reducing the use of metakaolin. For this reason, the potential of certain materials as precursors has been studied, including clays from marine formations and associations of muds or volcanic ashes from the Etna area, within a research collaboration between the University of Turin and the University of Catania. Within this extensive work, this thesis focuses on the characterization, through diffractometric analysis, of some of the starting materials, the geopolymers obtained via basic precipitation, and the same geopolymers after heating to 1000°C. Additionally, the results of a colorimetric characterization of the studied materials are presented. The examination of the mechanical properties of the obtained geopolymers and the geological setting of the formations from which the precursors were derived is not the subject of this thesis

I geopolimeri sono uno dei principali sostituti del cemento Portland, il materiale da costruzione più diffuso, alla base dei calcestruzzi. I geopolimeri presentano diversi potenziali vantaggi: assenza di emissioni di CO2 durante la loro formazione, un ridotto impatto energetico ed una possibilità di ottenerli e utilizzarli in piccole quantità. Tuttavia, uno dei principali problemi per l’utilizzazione dei geopolimeri è nel materiale di partenza (precursore) che richiede alcune specifiche qualità del legante. Il metacaolino, normalmente utilizzato come precursore, è derivato dal caolino che è un’argilla relativamente pregiata; ne consegue che oggi la sua minore disponibilità lo rende più costoso. Da quanto sopra esposto, uno dei campi di ricerca è prevalentemente finalizzato a trovare materiali naturali ampiamente disponibili e a basso costo, ma in grado di fungere da precursore, sostituendo o limitando l’uso del metacaolino. Per questa ragione si sono studiate le potenzialità come precursori di alcuni materiali, sia argille provenienti da formazioni marine, sia associazioni di fanghi o ceneri vulcaniche provenienti dall’ areale etneo, all’interno di una ricerca svolta in collaborazione tra l’Università di Torino e quella di Università di Catania, All’interno di questo lavoro molto ampio, in questa tesi si è affrontata la caratterizzazione, per via diffrattometrica, su alcuni dei materiali di partenza, sui geopolimeri ottenuti per via di precipitazione basica e sugli stessi geopolimeri dopo un riscaldamento a 1000°C. Sono inoltre stati riportati i risultati di una caratterizzazione colorimetrica dei materiali studiati. L’esame delle proprietà meccaniche dei geopolimeri ottenuti e dell’assetto geologico delle formazioni da cui sono stati tratti i precursori non è oggetto di questa tesi.