Optimisation of Fly Ash Pretreatment for Mechanical Strength and Radioactive Safety in Microwave-irradiated Alkali-Activated Materials: Preliminary Results

Avtorji

Barbara Horvat
Milan Vidmar Electric Power Research Institute image/svg+xml
https://orcid.org/0000-0002-3393-0699
Nadja Železnik
Milan Vidmar Electric Power Research Institute image/svg+xml
Lara Petrič
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta
Sara Tominc
Slovenian National Building and Civil Engineering Institute image/svg+xml
https://orcid.org/0000-0003-3956-9109

Kratka vsebina

The construction sector is a major contributor to global carbon emissions, due largely to high-temperature processing and extensive use of raw materials. Alkali-activated materials (AAMs), synthesised below 100 °C from secondary raw materials such as fly ash (FA), offer a more sustainable solution. This study investigates the mechanical performance and radionuclide presence of theoretically chemically optimal alkali-activated FA, based on three conditions: untreated FA, FA sieved below 200 µm, and FA treated thermally at 550 °C. Both the sieving and thermal treatment removed the organic content from the FA, resulting in a significant improvement in the compressive strength of the AAMs. However, in the absence of organic content, microwave irradiation no longer improved the compressive strength. Additionally, sieving below 200 µm also reduced the radionuclide content, offering a simple and effective pathway to high-performance, radwaste-safe building materials, even though the radionuclides themselves did not affect the mechanical performance of the AAM.

Biografije avtorja

Barbara Horvat, Milan Vidmar Electric Power Research Institute

Barbara Horvat, dr. med., je fizičarka in vodja projektov na Oddelku za visokonapetostne elektrarne v jedrski skupini. Njene raziskave se osredotočajo na (ravnanje z radioaktivnimi odpadki), (zelene) gradbene materiale, (električne in toplotne) izolacijske materiale, zlasti ognjevarne električne kable, polprevodnike, krožno gospodarstvo v znanosti o materialih in oceno življenjskega cikla (LCA). Diplomirala je iz fizike z disertacijo o LIDAR-ju, varnem za oči, za zaznavanje aerosolov, doktorirala pa iz nanofizike, kjer je preučevala fotokatalitično razgradnjo organskih snovi z uporabo nanodelcev TiO₂. Njen podoktorski študij je vključeval kemijsko in mineraloško vrednotenje primarnih in sekundarnih surovin za alkalno aktivirane materiale, vključno z razvojem programske opreme za optimizacijo receptov z uporabo XRF/XRD. Vodila je ekipe do več nagrad za krožno gospodarstvo za izume, zlasti povezane z vplivom elektromagnetnega polja na nove materiale.

Ljubljana, Slovenija. E-pošta: barbara.horvat@eimv.si

Nadja Železnik, Milan Vidmar Electric Power Research Institute

Nadja Železnik, dr., je fizičarka, psihologinja in vodja projektov na Oddelku za visokonapetostne elektrarne v jedrski skupini. Njeno delo se osredotoča na radioaktivne odpadke (ravnanje z njimi), jedrsko zakonodajo, vključevanje deležnikov, zaznavanje tveganj, pripravljenost na izredne razmere in komunikacijo v okoljskih in jedrskih projektih. Diplomirala je iz fizike in magistrirala iz reaktorske fizike na Fakulteti za matematiko in fiziko ter doktorirala iz psihologije na Filozofski fakulteti. Z več kot 35 leti izkušenj je prispevala k številnim nacionalnim in mednarodnim projektom, pri razvoju zakonodaje, študij izvedljivosti, sanacijskih načrtov, varnostnih ocen ter programov izobraževanja in usposabljanja. Koordinirala je več projektov EU in je strokovnjakinja za Mednarodno agencijo za atomsko energijo.

Ljubljana, Slovenija. E-pošta: nadja.zeletnik@eimv.si

Lara Petrič, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta

Lara Petrič, študentka univerzitetnega študija, študira na Biotehniški fakulteti Univerze v Ljubljani. V okviru poletne raziskovalne prakse je prispevala k sintezi in karakterizaciji alkalno aktiviranih materialov v okviru projekta ARIS, vključno s pripravo vzorcev, mehanskimi preskušanji ter kemijskimi in kristalografskimi analizami. Kot obetavna študentka je začela prispevati tudi k povzetkom in predstavitvam za znanstvene konference.

Ljubljana, Slovenija. E-pošta: lp46225@student.uni-lj.si

Sara Tominc, Slovenian National Building and Civil Engineering Institute

Sara Tominc, dr. med., je raziskovalka na Oddelku za materiale v Laboratoriju za cemente, malte in keramiko na Slovenskem gradbenem inštitutu. Njene raziskave se osredotočajo na tradicionalno keramiko in koristno uporabo odpadnih materialov v gradbeništvu. Diplomirala je iz kemije in kemijskega inženirstva na Univerzi v Mariboru, doktorirala pa na Institutu Jožef Stefan, kjer je raziskovala vpliv petvalentnih dopantov na dvojčenje in razvoj mikrostrukture v SnO₂ keramiki za visokozmogljive varistorje in dielektrike. Specializirana je za elektronsko mikroskopijo, termično analizo in karakterizacijo odpadkov. V zadnjem času raziskuje pospešeno karbonizacijo mineralov, s ciljem razumeti mehanizme in kinetiko sekvestracije CO₂ ter optimizirati pogoje karbonizacije.

Ljubljana, Slovenija. E-pošta: sara.tominc@zag.si

Prenosi

Izdano

21 april 2026