Ανάπτυξη ελαφροβαρών πυράντοχων γεωπολυμερών υλικών για εφαρμογές πυροπροστασίας υπόγειων κατασκευών - Καπελαρή, Στεργιανή - Βαρβάρα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών, 2017)
Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία ερευνάται η παρασκευή ανόργανου πολυμερούς υλικού με εφαρμογή της τεχνολογίας του γεωπολυμερισμού. Στόχος είναι η παρασκευή ελαφροβαρούς πυράντοχου υλικού, ικανού να ανταποκριθεί σε συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών, όπως αυτών που μπορούν να εμφανισθούν κατά την εκδήλωση πυρκαγιάς σε υπόγειες κατασκευές, όπως οι αστικές σήραγγες. Η επιλογή της κατάλληλης σύνθεσης των πρώτων υλών παρασκευής της αφροποιημένης γεωπολυμερούς πάστας, αλλά και των παραμέτρων ωρίμανσής της (θερμοκρασία και χρονική διάρκεια), έγινε καταρχάς με βάση την βιβλιογραφία, αλλά και μέσω πειραματικών δοκιμών, με στόχο να προκύψει ένα τελικό προϊόν με μικρή πυκνότητα, σχετικά καλή μηχανική αντοχή και πολύ καλή πυραντοχή. Αρχικά επελέγησαν 13 συνθέσεις, που αφορούσαν παρασκευή υλικού χωρίς αφροποιητή, με βάση τον μετακαολίνη, που προέκυψε από θερμική πύρωση εμπορικού καολίνη, και χρήση υδρύαλου νατρίου (water-glass Na) και καυστικού νατρίου για την παρασκευή του αλκαλικού ενεργοποιητή. Με βάση αυτές τις συνθέσεις παρασκευάστηκε γεωπολυμερής πάστα και ακολούθησε η ωρίμανσή της σε επιλεγμένη θερμοκρασία και για συγκεκριμένη διάρκεια με στόχο τη δημιουργία 13 δοκιμίων. Μετά από κατάλληλες παρατηρήσεις, μετρήσεις και αναλύσεις (μέθοδος XRD και FTIR), πριν και μετά την πύρωση των παρασκευασθέντων δοκιμίων σε υψηλή θερμοκρασία (1000 oC για 2 hrs), αποφασίστηκε η βέλτιστη σύνθεση παρασκευής της γεωπολυμερούς πάστας (38,94% μετακαολίνης, 4,81% NaOH, 6,84% H2O, 49,41% υδρύαλος Na). Στη συνέχεια έγιναν οι δοκιμές παρασκευής αφροποιημένου υλικού, για 3 διαφορετικές περιεκτικότητες σε αφροποιητικό υλικό (υπεροξείδιο υδρογόνου) και συγκεκριμένα για 0,1%, 0,5% και 2%. Ακολούθησαν οι κατάλληλες παρατηρήσεις, αναλύσεις και φυσικές μέθοδοι χαρακτηρισμού, πριν και μετά την πύρωση των παρασκευασθέντων δοκιμίων σε υψηλή θερμοκρασία (1000 oC για 2 hrs) και αποφασίστηκε η κατάλληλη περιεκτικότητα σε υπεροξείδιο του υδρογόνου (0,5%). Για τις τελικές μετρήσεις και με βάση την επιλεγμένη σύνθεση και τις συνθήκες ωρίμανσης, παρασκευάσθηκαν: 4 κυβικά δοκίμια (2 compact και 2 foamed), ώστε να πραγματοποιηθεί έλεγχος της μηχανικής αντοχής του υλικού 2 πλάκες (compact και foamed) για τον έλεγχο της πυραντοχής τους σε κατάλληλο φούρνο με βάση την καμπύλη ISO 834. Στην αφροποιημένη πλάκα μετρήθηκε και η θερμική αγωγιμότητα.