Oulun yliopisto

30 vuotta vanha geopolymeeristä valmistettu suomalainen kattotiili on erinomaisen kestävä – Oulun yliopisto tutki kemialliset ominaisuudet

Jaa

Oulun yliopistossa on tehty yksityiskohtainen kemiallinen tutkimus 30 vuotta vanhasta Suomessa valmistetusta geopolymeerikattotiilestä. Tulokset osoittavat, että geopolymeerisideaine on kestänyt erinomaisesti pohjoisiakin sääolosuhteita. Aiemmin on tiedetty myös, että vastaavat materiaalit ovat kestäneet tuhansia vuosia Välimeren ilmastossa, sillä vanha roomalainen betoni muistuttaa geopolymeerejä.

Geopolymeerista valmistettu kattotiili, josta on sahattu näytteitä analysointia varten. Kuva Oulun yliopisto / Juho Yliniemi.
Geopolymeerista valmistettu kattotiili, josta on sahattu näytteitä analysointia varten. Kuva Oulun yliopisto / Juho Yliniemi.

Geopolymeerit ikään kuin keksittiin uudelleen 1800-luvun lopussa, ja kehitystyötä tehtiin erityisesti 1950-luvulla Ukrainassa. Sen jälkeen geopolymeerimateriaaleilla on tehty erilaisia pilotointeja eri puolilla Eurooppaa – myös Suomessa. Viimeisen 30 vuoden aikana ne ovat nousseet uudelleen suuren kiinnostuksen kohteeksi ympäristöystävällisyyden vuoksi.

”Tiesimme jo aiemmin, että Suomessa on tehty geopolymeeritutkimusta ja betonin valmistuksen pilotointia 70- ja 80-luvuilla”, apulaisprofessori Juho Yliniemi Oulun yliopistosta toteaa. ”Oli hienoa päästä tutkimaan näytettä tältä ajalta, koska saimme selkeää tietoa materiaalin pitkäaikaiskestävyydestä Suomen olosuhteissa, jossa erityisesti jatkuva jäätyminen ja sulaminen rasittavat materiaalia.”

Kattotiili on valmistettu alkaliaktivoidusta masuunikuonasta eli niin sanotusta geopolymeerista Paraisilla vuonna 1988. Tutkimusta varten kattotiili saatiin Turussa asuvan Bob Tallingin talon katolta, jossa kattotiili on ollut valmistuksestaan lähtien. ”Talling oli Suomessa tämän alan pioneereja ja valmisti tuolloin omaan taloonsa nämä kattotiilet. Keskusteluissa hänen kanssaan pyysimme, että voisimmeko analysoida tiilen, ja Talling sen meille ystävällisesti toimitti”, Yliniemikertoo .

Tutkimusartikkelin pääkirjoittajat Yliniemi ja Tero Luukkonen toimivat nuorempina apulaisprofessoreina Oulun yliopiston kuitu- ja partikkelitekniikan tutkimusyksikössä. Geopolymeerimateriaaleja on tutkittu professori Mirja Illikaisen johtamassa tutkimusryhmässä intensiivisesti viimeiset 10 vuotta, sillä geopolymeerien raaka-aineina voidaan hyödyntää teollisuuden mineraalisivuvirtoja, ja niihin liittyvät hiilidioksidipäästöt ovat jopa 80 prosenttia pienemmät kuin tavallisen betonin. Kolme vuotta sitten ryhmässä saavutettiin geopolymeerikuivalaastille ennätyksellinen 107 megapascalin puristuslujuus. Luukkonen ja Yliniemi ovat olleet myös toteuttamassa Lohjan asuntomessuille vuonna 2020 geopolymeeribetonista tehtyä autotallin lattiaa.

Vanhan geopolymeerin kemiallinen kestävyys yllätti tutkijat  ja raudan rooli muuttaa vallitsevaa käsitystä

"Uskomattomin tulos on se, että muutaman sentin paksuisessa kappaleessa oli edelleen puskurointikykyä karbonaatiota vastaan”, Luukkonen kertoo. ”Tavanomaisessa betonissa sementti olisi jo tässä ajassa karbonoitunut eli reagoinut ilman hiilidioksidin kanssa, ja sen kyky suojata raudoituksia olisi heikentynyt.”

Tutkimuksessa havaittiin myös, että masuunikuonan sisältämä rautahiukkaset olivat muodostuneet osaksi sideainetta. Raudan ei yleisesti ajatella olevan reaktiivinen komponentti sementeissä, joten tämä tutkimustulos muuttaa vallitsevaa käsitystä sen roolista sideaineen pitkäaikaisissa muutoksissa.

Jatkossa tutkimusryhmä selvittää esimerkiksi aiemmin hyödyntämättömien teräskuonien käyttöä sementin seosaineena ja geopolymeerien raaka-aineina. Geopolymeerien käyttö ei kuitenkaan 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 toteaa. Lisäksi tällä hetkellä tutkitaan hiilidioksidin sitomista magnesium-pohjaisiin materiaaleihin.

Uusi tutkimus julkaistiin RSC Advances -sarjassa syyskuussa 2022.

Tutkimusartikkeli: Luukkonen, Yliniemi, Walkley, Geddes, Griffith, Hanna, Provis, Kinnunen & Illikainen. (2022). Characterization of an aged alkali-activated slag roof tile after 30 years of exposure to Northern Scandinavian weather. RSC Advances. DOI: 10.1039/D2RA04456K

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Apulaisprofessori Juho Yliniemi, juho.yliniemi@oulu.fi, p. 0443120686

Apulaisprofessori Tero Luukkonen, tero.luukkonen@oulu.fi, p. 0505298276

Viestintäasiantuntija Kaisu Koivumäki, kaisu.koivumaki@oulu.fi, p. 050 4344261

Kuvat

Geopolymeerista valmistettu kattotiili, josta on sahattu näytteitä analysointia varten. Kuva Oulun yliopisto / Juho Yliniemi.
Geopolymeerista valmistettu kattotiili, josta on sahattu näytteitä analysointia varten. Kuva Oulun yliopisto / Juho Yliniemi.
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Oulun yliopisto
Oulun yliopisto
Pentti Kaiteran katu 1
90570 Oulu

0294 480 000https://www.oulu.fi/fi

Oulun yliopisto on monitieteinen, kansainvälisesti toimiva tiedeyliopisto. Tuotamme uutta tietoa ja ratkaisuja kestävämmän tulevaisuuden rakentamiseksi sekä koulutamme osaajia muuttuvaan maailmaan. Tärkeimmissä yliopistovertailuissa Oulun yliopisto sijoittuu kolmen prosentin kärkeen maailman yliopistojen joukossa. Meitä yliopistolaisia on noin 17 000.

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto

Uudet professorit esittäytyvät Oulun yliopistossa tiistaina 29.11.24.11.2022 09:53:03 EET | Tiedote

Miten motivaatio ja tunteiden aktiivinen säätely vaikuttavat vuorovaikutuksessa tapahtuvaan oppimiseen? Entä miten kasvien mikrobit vaikuttavat ihmisten terveyteen? Kasveissa on tuntemattomia mikrobeja, ja syödessäsi tuoreita kasviksia saat samalla lukemattomia mikrobeja elimistöösi. Oulun yliopiston kuusi uutta professoria kertovat alastaan ja tutkimusaiheistaan juhlaluennoilla Linnanmaan kampuksen Tellus Stagella tiistaina 29.11. 2022 kello 14–17.

Tutkijoiden tekemät koeammunnat varmistivat Kaarle XII kuolleen vihollisen luotiin23.11.2022 07:18:00 EET | Tiedote

Suuri Pohjan sota (1700–1721) oli Ruotsille monella tapaa raskas. Sodan pääroolissa oli kuningas Kaarle XII, joka kuoli Norjassa Fredrikshaldin (nyk. Halden) piirityksessä marraskuussa 1718. Vuosisatojen ajan on spekuloitu, että kuoleman takana olisi jatkuvaan sotimiseen kyllästyneiden ruotsalaisten toteuttama oman kuninkaan salamurha. Monet teoriat ja tutkimuskin on kuitenkin maustettu kansantarinoilla ja arvailuilla. Oulun yliopiston tutkijat ovat nyt saaneet varmistuksen Kaarle XII:n kuoleman aiheuttajasta.

Kasvatustieteen päivillä puhutaan moniäänisyydestä muuttuvassa maailmassa17.11.2022 09:56:00 EET | Tiedote

Tämän päivän ihminen elää moniäänisessä maailmassa, jossa kulttuurit, yhteisöt, perheet, suhteet ja arjen tavat toimia ovat moninaisia. Aiheesta puhutaan valtakunnallisilla Kasvatustieteen päivillä Oulun yliopiston Linnanmaan kampuksella 24.–25.11.2022. Keskusteluissa ja esityksissä pohditaan moniäänisyyttä, mitä se on ja miten se ilmenee kasvatuksessa ja laajemmin yhteiskunnassa.

Kimalaisten uudet jalkapallotaidot – harjoitushistoria vaikuttaa suoriutumiseen17.11.2022 06:15:00 EET | Tiedote

Viimeaikaset tutkimukset ovat osoittaneet kimalaisten olevan luultua älykkäämpiä. Ne voivat esimerkiksi ymmärtää abstrakteja käsitteitä ja oppia käyttämään työkaluja. Uudessa tutkimuksessa dosentti Olli Loukolan maailmankuulut jalkapallokimalaiset oppivat yhä monimutkaisempia sääntöjä pallonpyörityskokeessa. Harjoitushistorialla on vaikutusta niiden suoriutumiseen.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme