Yli kolme vuosikymmentä käytössä ollut suomalainen geopolymeeritiili on kestänyt hyvin aikaa ja kulutusta.
Kattotiilestä tekivät yksityiskohtaisen kemiallisen analyysin Oulun yliopiston tutkijat. Heidän tuloksensa osoittavat, että geopolymeerisideaine sietää erinomaisesti pohjoisen ankaria sääoloja.
Jo aiemmin on tiedetty, että vastaava materiaali pärjää Välimeren ilmastossa jopa tuhansia vuosia. Nykypäivän geopolymeerit muistuttavat suuresti muinaista roomalaista betonia.
Tutkittu kattotiili on tehty alkaliaktivoidusta masuunikuonasta Paraisilla vuonna 1988. Tiili on siitä asti suojannut Turussa asuvan Bob Tallingin talon kattoa.
Talling kuuluu alan suomalaisiin pioneereihin ja valmisti oman talonsa kattotiilet itse.
Tutkimuksen tulokset julkaistiin RSC Advances -sarjassa. Artikkelin pääkirjoittajat Juho Yliniemi ja Tero Luukkonen työskentelevät apulaisprofessoreina Oulun yliopiston kuitu- ja partikkelitekniikan tutkimusyksikössä.
Muuttaa käsitystä raudan roolista
Antiikin roomalaisaikojen jälkeen geopolymeerit ”keksittiin uudelleen” 1800-luvun lopussa. Sittemmin niitä kehitettiin etenkin 1950-luvun Ukrainassa.
Sen jälkeen materiaaleilla on tehty pilottikokeita eri puolilla Eurooppaa, 1970–1980-luvuilla myös Suomessa.
”Oli hienoa päästä tutkimaan näytettä tältä ajalta, koska saimme selkeää tietoa materiaalin pitkäaikaiskestävyydestä Suomen olosuhteissa, jossa erityisesti jatkuva jäätyminen ja sulaminen rasittavat materiaalia”, Juho Yliniemi sanoo.
Tero Luukkosen mukaan uskomattomin tulos oli, että muutaman sentin paksuisessa kappaleessa oli edelleen puskurointikykyä karbonaatiota vastaan.
”Tavanomaisessa betonissa sementti olisi jo tässä ajassa karbonoitunut eli reagoinut ilman hiilidioksidin kanssa, ja sen kyky suojata raudoituksia olisi heikentynyt.”
Tutkijat havaitsivat myös, että masuunikuonan sisältämä rautahiukkaset olivat muodostuneet osaksi sideainetta. Raudan ei yleisesti ajatella olevan reaktiivinen komponentti sementeissä, joten tieto muuttaa vallitsevaa käsitystä sen roolista sideaineen pitkäaikaisissa muutoksissa.
Monia korkean lisäarvon sovelluksia
Oululaiset aikovat seuraavaksi selvittää aiemmin hyödyntämättömien teräskuonien käyttöä sementin seosaineena ja geopolymeerien raaka-aineina.
Geopolymeerien käyttö ei rajoitu rakennustuotteisiin, vaan niillä on monia korkean lisäarvon sovelluksia ympäristötekniikassa.
”Olemme tähän mennessä valmistaneet ioninvaihtimia, katalyyttisesti aktiivisia suodattimia ja desinfioivia materiaaleja. Näen tässä tutkimusaiheessa merkittäviä mahdollisuuksia, myös alalla toimivien yritysten näkökulmasta”, Luukkonen sanoo.
Parhaillaan tutkimuksen kohteena on myös hiilidioksidin sitominen magnesiumpohjaisiin materiaaleihin.
Professori Mirja Illikaisen johtama oululaisryhmä on paneutunut geopolymeereihin jo kymmenen vuotta. Kolme vuotta sitten ryhmä onnistui saavuttamaan geopolymeerikuivalaastille ennätyksellisen 107 megapascalin puristuslujuuden.
Geopolymeerit kiinnostavat nykytutkijoita erityisesti ekologisuutensa ansiosta. Niiden raaka-aineina voidaan hyödyntää teollisuuden mineraalisivuvirtoja, ja niiden aiheuttamat hiilidioksidipäästöt ovat jopa 80 prosenttia pienemmät kuin tavallisen betonin.
(Kuva Juho Yliniemi) Geopolymeeritiili, josta on sahattu näytteitä analysointia varten. Kattotiili on kestänyt turkulaista ilmastoa jo 34 vuotta.
Aiheesta aiemmin:
Oulussa tehdään kaivosjätteistä hiiltä sitovia materiaaleja
Teollisuusjätteestä bisnestä robottien avustuksella
Uusi ekosementti pudottaa sementintuotannon päästöjä
