Ανάπτυξη δομικών υλικών με χαμηλή εκπομπή σκόνης - Γεωργουλέα, Σωτηρία-Κυριακή (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2016)
Χαρακτηριστικό των υλικών με βάση το τσιμέντο είναι η υψηλή τους τάση να σχηματίζουν σκόνη κατά την παραγωγή, τη μεταφορά, την ανάμειξη και τη μεταχείρισή τους. Η αιωρούμενη σκόνη των υλικών αυτών προκαλεί σοβαρά προβλήματα υγείας στους εργαζόμενους και επιβαρύνει τις συνθήκες εργασίας. Επιπλέον, τα πιο λεπτά σωματίδια που απομακρύνονται υπό τη μορφή σκόνης πιθανώς να είναι τα πρόσθετα που με χαμηλό ποσοστό συμμετέχουν στη σύνθεση. Τα πρόσθετα των συνθέσεων με βάση το τσιμέντο συνήθως αποτελούν συστατικά υψηλού κόστους και καθορίζουν σημαντικά τις ιδιότητες του τελικού προϊόντος. Ως εκ τούτου, η απώλεια των εν λόγω συστατικών μπορεί να τροποποιήσει τη σύσταση της σύνθεσης, μειώνοντας με τον τρόπο αυτό την απόδοση του τελικού προϊόντος. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη δομικών υλικών με βάση το τσιμέντο χαμηλής εκπεμπόμενης σκόνης. Ως υλικά αναφοράς επιλέγονται μία εμπορικά διαθέσιμη κόλλα πλακιδίων υψηλών επιδόσεων με βάση το τσιμέντο και ένα τσιμέντο τύπου Portland. Για την παραγωγή της κόλλας πλακιδίων και του τσιμέντου με χαμηλή τάση σχηματισμού σκόνης, χρησιμοποιήθηκαν διάφοροι τύποι ινών κυτταρίνης και υγρών προσθέτων. Πιο αναλυτικά, για την ανάπτυξη της κόλλας πλακιδίων με χαμηλή εκπομπή σκόνης, διερευνήθηκε η προσθήκη έξι τύπων ινών κυτταρίνης και δύο τύπων υγρών νεοπεντυλο-γλυκόλης σε διάφορες περιεκτικότητες. Διαπιστώθηκε ότι οι ίνες κυτταρίνης και τα υγρά νεοπεντυλο-γλυκόλης μειώνουν σημαντικά την τάση σχηματισμού σκόνης της κόλλας πλακιδίων. Με την προσθήκη ινών κυτταρίνης σε περιεκτικότητα 1.50% κ.β. κόλλας πλακιδίων, επιτυγχάνεται μία σημαντική μείωση της σκόνης, η οποία κυμαίνεται από 68 έως 84%, ανάλογα με τον τύπο της ίνας. Ακόμη καλύτερα αποτελέσματα επιτυγχάνονται με την προσθήκη των υγρών νεοπεντυλο-γλυκόλης, τα οποία σε περιεκτικότητα 1.50% κ.β. κόλλας πλακιδίων οδηγούν σε μία μείωση της σκόνης της τάξης του 95%. Εκτός από την αποτελεσματικότητα των προσθέτων ως προς τη μείωση της σκόνης, διερευνήθηκε και η επίδρασή τους στις φυσικές ιδιότητες της νωπής κόλλας πλακιδίων και τις μηχανικές ιδιότητες της σκληρυμένης κόλλας. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δοκιμών, η παρουσία των ινών κυτταρίνης και των υγρών νεοπεντυλο-γλυκόλης δεν υποβαθμίζει τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες της κόλλας πλακιδίων. Τέλος, εξετάστηκε η επιβάρυνση του κόστους παραγωγής της κόλλας πλακιδίων λόγω της προσθήκης των ινών κυτταρίνης και των υγρών νεοπεντυλο-γλυκόλης. Από τη συσχέτιση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων της σκόνης, των δοκιμών προσδιορισμού των μηχανικών ιδιοτήτων και του κόστους παραγωγής, προέκυψε ως βέλτιστη λύση το υγρό νεοπεντυλο-γλυκόλης τύπου Β σε περιεκτικότητα 1.50% κ.β. κόλλας. Η κόλλα πλακιδίων με υγρό τύπου Β εμφανίζει μειωμένη τάση σχηματισμού σκόνης κατά 96% συγκριτικά με τη συμβατική κόλλα, παρόμοια μηχανική συμπεριφορά και επιβάρυνση του κόστους παραγωγής κατά 43.50 €/tn. Για την παραγωγή του τσιμέντου με χαμηλή εκπομπή σκόνης, διερευνήθηκε η προσθήκη δύο τύπων ινών κυτταρίνης, τριών τύπων υγρών νεοπεντυλο-γλυκόλης και ενός λαδιού σιλικόνης σε διάφορες περιεκτικότητες. Διαπιστώθηκε ότι οι ίνες κυτταρίνης και τα υγρά νεοπεντυλο-γλυκόλης μειώνουν σημαντικά την τάση σχηματισμού σκόνης του τσιμέντου. Η μέτρηση της σκόνης του τσιμέντου με λάδι σιλικόνης απέτυχε λόγω έντονων, κατά περιοχές, συσσωματώσεων. Με την προσθήκη ινών κυτταρίνης σε περιεκτικότητα 1.50% κ.β. τσιμέντου, επιτυγχάνεται μία σημαντική μείωση της σκόνης, η οποία κυμαίνεται από 79 έως 93%, ανάλογα με τον τύπο της ίνας. Η αντίστοιχη μείωση της σκόνης λόγω της προσθήκης των υγρών νεοπεντυλο-γλυκόλης κυμαίνεται από 88 έως 95%, ανάλογα με τον τύπο του υγρού. Εκτός από την αποτελεσματικότητα των προσθέτων ως προς τη μείωση της σκόνης, διερευνήθηκε και η επίδρασή τους στις ιδιότητες του νωπού και σκληρυμένου τσιμεντοπολτού. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δοκιμών, η παρουσία των ινών κυτταρίνης και των υγρών νεοπεντυλο-γλυκόλης δεν υποβαθμίζει τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες του τσιμέντου. Τέλος, εξετάστηκε η επιβάρυνση του κόστους παραγωγής του τσιμέντου λόγω της προσθήκης των ινών κυτταρίνης και των υγρών νεοπεντυλο-γλυκόλης. Από τη συσχέτιση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων της σκόνης, των δοκιμών προσδιορισμού των μηχανικών ιδιοτήτων και του κόστους παραγωγής, προέκυψε ως βέλτιστη λύση το υγρό νεοπεντυλο-γλυκόλης τύπου Β, σε ποσοστό 1.50% κ.β. κόλλας. Το τσιμέντο με υγρό τύπου Β εμφανίζει μειωμένη τάση σχηματισμού σκόνης κατά 95% συγκριτικά με το συμβατικό τσιμέντο, παρόμοια μηχανική συμπεριφορά και επιβάρυνση του κόστους παραγωγής κατά 43.50 €/tn.