JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Materiaalitehokkuus sekä syntyvien sivuvirtojen hyödyntäminen on noussut monien yritysten keskeiseksi tavoitteeksi. Metsäteollisuus ei ole poikkeus, sillä näiden tavoitteiden eteen tehdään jatkuvasti paljon työtä. Yksi keskeinen metsäteollisuudessa syntyvä sivuvirta on viherlipeäsakka, jota syntyy kemiallisen sellunvalmistuksen sivutuotteena. Sen hyödyntäminen on hyvin haastavaa, eikä sille ole tällä hetkellä selkeää käyttökohdetta. Niinpä se läjitetään pääosin tehtaiden lähellä sijaitseville kaatopaikoille.

Tässä työssä tutkitaan, voiko viherlipeäsakkaa hyödyntää betonia korvaavien materiaalien valmistuksessa. Tällaisia materiaaleja kutsutaan alkaliaktivoiduiksi materiaaleiksi, ja ne valmistetaan perinteisesti teollisuuden sivuvirrasta sekä alkalisesta aktivaattorista. Teollisuuden sivuvirtana työssä toimii masuunikuona, kun taas aktivaattorina käytetään viherlipeäsakkaa. Viherlipeäsakan toimivuutta aktivaattorina ei ole vielä tutkittu julkaistuissa artikkeleissa, joten kyseessä on uusi tutkimusaihe. Viherlipeäsakalla on kuitenkin korkeahko pH ja se sisältää natriumjäämiä, joten sillä voisi olla kyky toimia lujittumisreaktion aktivaattorina. Toisena uutena tutkimusaiheena työssä on viherlipeäsakan lämpökäsittely sekä sen vaikutukset valmistettujen näytteiden ominaisuuksiin. Betonin valmistus tuottaa paljon hiilidioksidipäästöjä, joten korvaavilla materiaaleilla voitaisiin vähentää rakentamisesta aiheutuvia hiilidioksidipäästöjä merkittävästi.

Työn kokeellisessa osiossa käytettiin kahdelta eri tehtaalta saatua viherlipeäsakkaa, joita kutsutaan nimillä GLD1 sekä GLD2 (green liquor dregs). Niistä valmistettiin useita erilaisia näytteitä, jotka sisälsivät eri lämpötilassa käsiteltyä sakkaa. Näytteistä mitattiin asettumisaika, pH, leviämä sekä taivutus- ja puristuslujuudet. Työssä käytetyt menetelmät eivät olleet täysin standardien mukaisia, mutta ne mukailivat niitä mahdollisimman tarkasti. Kokeista saatujen tulosten perusteella sakan lämpökäsittely vaikuttaa merkittävästi sen ominaisuuksiin, ja erot olivat havaittavissa jokaisessa kokeessa. GLD1-sakan ominaisuudet paranivat korkeammissa käsittelylämpötiloissa huomattavasti, ja GLD2- sakalla tilanne oli pääosin sama. Sakkojen ominaisuudet erosivat kuitenkin jonkin verran toisistaan, ja erityisesti lujuustulokset olivat yllättäviä. GLD1-sakasta valmistettujen näytteiden lujuuksien välillä oli suuria eroja, kun taas GLD2-sakasta valmistettujen näytteiden lujuudet olivat keskenään melkein yhtä suuria.

Kokeista saatujen tulosten perusteella GLD1-sakka vaatii korkean lämpökäsittelylämpötilan, kun taas GLD2-sakka vaikuttaa toimivan myös alemmissa käsittelylämpötiloissa. Tämän vuoksi GLD2-sakka vaikuttaa potentiaalisemmalta raaka-aineelta alkaliaktivoitujen materiaalien valmistuksessa. GLD1-sakan käyttöä ei voida kuitenkaan poissulkea, koska esimerkiksi erilaisella valmistusreseptillä tai massan prässäyksellä voidaan saada hyvinkin erilaisia tuloksia. Viherlipeäsakan lämpökäsittely tuo aiheeseen täysin uuden näkökulman, joten jatkotutkimukset viherlipeäsakan käytöstä alkaliaktivoitujen materiaalien valmistuksessa ovat ehdottomasti tarpeellisia.