Optimization of a one-part geopolymerization method for lab-scale, using waste glass wool as a precursor
(2022) KASM10 20221Centre for Analysis and Synthesis
- Abstract
- Geopolymers are amorphous inorganic polymeric structures. They are used as binding agents and can be compared to cementitious materials such as ordinary Portland cement. This thesis aims to produce geopolymers from waste glass wool. Today glass wool is found in isolation, both thermal and sound insulation, and it is not being recycled. Most of the glass wool waste ends in landfills. Studies have been conducted to ensure the viability of using glass wool as the main component in geopolymers. In this project, 80% of the binder is waste glass wool. The samples are produced using the one-part approach to the geopolymer reaction, this method makes for safer handling than the two-part approach. The samples are analysed using XRD, TGA, microscopy... (More)
- Geopolymers are amorphous inorganic polymeric structures. They are used as binding agents and can be compared to cementitious materials such as ordinary Portland cement. This thesis aims to produce geopolymers from waste glass wool. Today glass wool is found in isolation, both thermal and sound insulation, and it is not being recycled. Most of the glass wool waste ends in landfills. Studies have been conducted to ensure the viability of using glass wool as the main component in geopolymers. In this project, 80% of the binder is waste glass wool. The samples are produced using the one-part approach to the geopolymer reaction, this method makes for safer handling than the two-part approach. The samples are analysed using XRD, TGA, microscopy and compressive strength testing. The curing temperature influences the compressive strength with increasing compressive strength with temperature up to 60°C. The water to binder ratio contributes a lot to the strength of the geopolymer, a higher water to binder ratio gives a lower compressive strength. The amount of sodium silicate increases the compressive strength, the increase is found up to 21% of sodium silicate. Above 21% the strength increase subsides. The TGA shows that 10% of the weight of the sample after 28 days of drying in ambient temperature and humidity is water. It also shows changes in weight due to the phenolic binder used to coat the glass fibres. The highest compressive strength for geopolymers in this report is 55 MPa. This study shows that to optimize the production, the capability of the equipment and the application of the geopolymer needs to be taken into consideration. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Tänk om vi kunde minska utsläppen av koldioxid och samtidigt hitta en återvinningsprocess för ett material som vanligtvis anses oåtervinningsbart. Detta examensarbete gör just detta. Hittar den bästa processen för att producera ett cementlikt material från kasserad glasull
Materialitet kallas geopolymerer. Geopolymerer ar vanligtvis en blandning av lera med ett högt kisel innehåll och en basisk vattenlösning. I detta projekt så har istället pulvret av lera blandats med ett basiskt pulver, sedan har vatten tillsats till denna pulverblandning. Det har forskats på detta material i cirka 90 år men historien om geopolymer sträcker sig ända till det gamla Egypten. Det finns teorier om att stenaren som utgör pyramiderna inte blev släpade dit... (More) - Tänk om vi kunde minska utsläppen av koldioxid och samtidigt hitta en återvinningsprocess för ett material som vanligtvis anses oåtervinningsbart. Detta examensarbete gör just detta. Hittar den bästa processen för att producera ett cementlikt material från kasserad glasull
Materialitet kallas geopolymerer. Geopolymerer ar vanligtvis en blandning av lera med ett högt kisel innehåll och en basisk vattenlösning. I detta projekt så har istället pulvret av lera blandats med ett basiskt pulver, sedan har vatten tillsats till denna pulverblandning. Det har forskats på detta material i cirka 90 år men historien om geopolymer sträcker sig ända till det gamla Egypten. Det finns teorier om att stenaren som utgör pyramiderna inte blev släpade dit utan blev gjutna på plats. Det skulle göra att de kan bäras upp i små bitar viket kräver minder arbetskraft än att släpa hela stenblock.
Geopolymerisation sker på ytan av de material som används. De skapar sedan långa kedjor av kisel och aluminium som blir starka genom att interagera med varandra och bilda nätverk.
Produktionen av geopolymerer är beroende av fyra huvudkomponenter i processen. Först, så är det härdningstemperatur och härdningstid. Hitta rätt temperatur där materialet blir som starkast vid olika temperaturer är mycket viktigt. Sen så är vattnen mängden viktig, det är viktigt att inte tillsätta för mycket vatten då det påverkar styrkan negativt. Sist så är mängden bas viktig. Beroende på hur mycket man tillsätter så kan det skapas olika mycket polymer mellan de olika fibrerna och partiklarna.
Från detta projekt är det visat att för att få ett material som kan mätas med cement så måste minst 13% basiskt pulver användas. Användandet av vatten borde hållas så lågt som möjligt. Dock så måste man se till att blandningen innan gjutning lätt kan formas. För när för lite vatten används så blir geopolymeren för tjockflytande och kan inte fylla alla hörn av en form. Att använda 60°C funkar bäst om produkten härdas i 24h. Om i stället härdningen bara pågår i 4h så borde 80°C användas. Detta för att 80°C ökar reaktionshastigheten men torkar samtidigt ut provet vilket leder till låg hållfasthet. Vid 4h så hinner provet inte torka men reaktionen snabbas på. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9093633
- author
- Enander, Oscar LU
- supervisor
- organization
- course
- KASM10 20221
- year
- 2022
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Materials chemistry, Geopolymer, Glass wool, Recycling, Curing time, Curing temperature, Cement
- language
- English
- id
- 9093633
- date added to LUP
- 2022-06-30 09:22:09
- date last changed
- 2022-09-19 03:40:41
@misc{9093633,
abstract = {{Geopolymers are amorphous inorganic polymeric structures. They are used as binding agents and can be compared to cementitious materials such as ordinary Portland cement. This thesis aims to produce geopolymers from waste glass wool. Today glass wool is found in isolation, both thermal and sound insulation, and it is not being recycled. Most of the glass wool waste ends in landfills. Studies have been conducted to ensure the viability of using glass wool as the main component in geopolymers. In this project, 80% of the binder is waste glass wool. The samples are produced using the one-part approach to the geopolymer reaction, this method makes for safer handling than the two-part approach. The samples are analysed using XRD, TGA, microscopy and compressive strength testing. The curing temperature influences the compressive strength with increasing compressive strength with temperature up to 60°C. The water to binder ratio contributes a lot to the strength of the geopolymer, a higher water to binder ratio gives a lower compressive strength. The amount of sodium silicate increases the compressive strength, the increase is found up to 21% of sodium silicate. Above 21% the strength increase subsides. The TGA shows that 10% of the weight of the sample after 28 days of drying in ambient temperature and humidity is water. It also shows changes in weight due to the phenolic binder used to coat the glass fibres. The highest compressive strength for geopolymers in this report is 55 MPa. This study shows that to optimize the production, the capability of the equipment and the application of the geopolymer needs to be taken into consideration.}},
author = {{Enander, Oscar}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Optimization of a one-part geopolymerization method for lab-scale, using waste glass wool as a precursor}},
year = {{2022}},
}