Kehittyneet korkean ja matalan kentän 1H ja 129Xe NMR-menetelmät geopolymeerien polymeroitumisen, kovettumisen ja huokosrakenteiden tutkimiseen

Geopolymeerit ovat kolmiulotteisia alumiinisilikaattirakenteita, jotka syntetisoidaan alumiinisilikaattilähteistä, jotka aktivoidaan alkaliliuoksella miedoissa olosuhteissa. Niitä pidetään laajalti ympäristöystävällisinä rakennusmateriaaleina.
Geopolymeerihuokosrakenteiden ymmärtäminen on tärkeää niiden sovellusten kannalta. Geopolymeerien mekaaniset ja absorptio ominaisuudet riippuvat niiden huokosrakenteista. Tällä hetkellä huokosrakenteita tutkitaan yleensä destruktiivisilla menetelmällä, jolloin pitkittäistutkimus ei ole mahdollista. Tämän vuoksi geopolymeerien ajasta riippuvien ominaisuuksien karakterisointiin tarvitaan uusia menetelmiä.
Tässä väitöskirjassa geopolymeerien polymeroitumisen, kovettumisen ja huokosrakenteen tutkimiseen sovellettiin edistyneitä 1H- ja 129Xe NMR-menetelmiä: 1H-relaksometriaa, 1H-kryoporometriaa, 129Xe-spektroskopiaa ja 129Xe-relaksometriaa.
Tutkimuksessa löydettiin useita toisiinsa liittyneitä mesohuokosia, joiden huokoskoko oli erilainen. Tutkimuksessa huomattiin, että geopolymeerien polymeroitumiseen ja huokosrakenteeseen vaikuttaa kolme tekijää: vesi/kiintoainesuhde (w/s), pii/alumiini suhde (Si/Al) ja jälkikäsittely NH4OH:lla. Suuri w/s suosii suuria huokoskokoja ja parantaa huokosten kytkeytyneisyyttä. Matala Si/Al = 1 edistää zeoliittifaasin muodostumista, mikä johtuu sellaisen geelifaasin muodostumisesta, jossa on alhainen Si/Al geopolymeroinnin aikana. NH4OH-jälkikäsittely ei muuttanut huokoskokoa, mutta lisäsi huokosten kytkeytyneisyyttä.