Biobased thermal-insulating material for low-carbon building construction

This thesis is focused on the creating and measuring of the insulation material made by the mixture of clay and bamboo. It starts with the motivation of the idea about innovating the low-carbon insulation material with clay and bamboo, then it explained the important parameters for insulation materials and the methods of measuring them according to the standards. The parameter measurements are mainly about the water absorption properties, water vapor diffusivity properties, adsorption-desorption cycle properties, thermal conductivity properties, dimension variabilities and the mechanical properties. The most important part of this thesis is the trials of making the mixture and samples for the insulation material with the clay and bamboo, and the measurements of their properties. In the sample making part, it explained each trial we made detailly, to help understanding the correct way of creating the mixture and samples, and the better way of adding more bamboo particles inside the mixture. It also made the comparison between the samples in different proportions and shapes, the results shows that the density and void ratio are significantly influenced. In the end, we selected the proportion 1:4, 1:6 and 1:8 between clay and bamboo in volume to keep making the specimens for the parameter measurements. In the parameter measurement part, it explained the process and the result of the compression test, flexural test, capillarity test and the thermal conductivity test. The analyse of the data, evaluation of the experiments, problems and the possible way of improving the experiments are all explained. The LCA calculation of the specimens are also proceeded in the thesis, which gave us a result shows that if we will not use the oven to dry up the materials during the commercial production, it would be a perfect low-carbon building construction material. Moreover, it also includes the experiments of the parameters of the soil that we used to make the mixture, which helped us to understand better the soil in the geotechnical point of view.

Il tema di questa tesi è concentrato sulla creazione e misurazione di un nuovo materiale per isolamenti composto da una mistura di argilla e bambù. L’interesse nello sviluppo di tale studio ha origine nell’idea di testare un materiale innovativo cosiddetto “low-carbon-insulation-material”. Il processo di di studio di tale materiale è stato sviluppato tenendo conto delle proprietà rilevanti di un materiale isolante che sono state poi misurate secondo le rispettive normative. I parametri misurati sono principalmente relativi alle proprietà di assorbimento dell’acqua, la diffusione del vapor acqueo, le proprietà relative al ciclo adsorbimento e desorbimento, la conduttività termica, le variazioni dimensionali e le proprietà meccaniche. Parte più importante di questo elaborato risiede nella prove riguardanti la creazione di differenti mix, con diversi rapporti, e la successiva misurazione delle proprietà. Per ogni test viene fornita una descrizione dettagliata, in modo da esporre in modo chiaro la modalità di creazione del materiale e come aggiungere ulteriori parti di bambù in modo corretto all’interno del mix. Viene dunque fatta la c0mparazione tra i vari provini, che differiscono per: proporzioni e forme. I risultati mostrano che le densità e il rapporto di vuoti sono influenzati maggiormente da tali parametri. Infine, vengono selezionate le proporzioni di volume argilla/bambù tali 1:4, 1:6 e 1:8 per la creazione di ulteriori provini per la misurazione dei vari parametri. Nella parte relativa alla misurazione dei parametri, viene spiegato il processo e i risultati relativi: al test a compressione, alla prova a flessione, alla capillarità e alla conduttività termica. Dall’analisi dei dati e dalla valutazione dei test vengono dunque identificati i problemi e le possibili migliorie. Viene dunque fornito anche lo studio relativo al LCA, da cui si identifica il fatto che il materiale può esser eun ottimo “low carbon construction material” qualora si riuscisse ad evitare il processo di essicazione del materiale durante la produzione. Inoltre, all’interno di questa tesi si possono ritrovare gli esperimenti eseguiti per identificare i parametri relativi il legante (argilla) che è stato usato nel mix, tali esperimenti hanno aiutato a fornire una visione completa delle caratteristiche geotecniche del materiale.