Structural characteristics of metakaolin-red mud and C-type fly ash based geopolymer systems
Metakaolin-kırmızı çamur ve C tipi uçucu kül bazlı jeopolimer sistemlerinin yapısal özellikleri
- Tez No: 434001
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. SEZEN SOYER UZUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Jeopolimerler çimentoya alternatif özellikte olan ve yenilenebilir yapı malzemesi olarak kullanılabilecek yapıdaki inorganik polimerlerdir. Bu tezde, metakaolin-kırmızı çamur ve C tipi uçucu kül kullanılarak jeopolimer sentezlenmiş ve detaylı karakterizasyonu Fourier İnfrared Spektroskopi (FTIR), X-Ray Difraksiyon (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) teknikleri ile gerçekleştirilmiştir. Tezin ilk bölümünde, farklı içeriklerde (%0-40 ağırlıkça) kırmızı çamur (RM) içeren RM-metakaolin (MK) bazlı jeopolimerlerin yapısal ve mekanik özellikleri XRD, FTIR, SEM ve basınç dayanım testleri ile incelenmiştir. Düzenli olarak RM içeriğinin artırılması XRD ve FTIR spektralarındaki ana bandın yoğunluğunda düşüşe ve genişlemeye neden olmuştur. Bu sonuçlarla beraber, kırmızı çamur ilavesinin jeopolimer numunelerinde mekanik dayanım değerinde de düşüşe neden olduğu belirlenmiştir. Tezin ikinci bölümünde C tipi uçucu kül (CFA) bazlı jeopolimerler üzerinde çalışılmıştır. Farklı bileşimlerdeki jeopolimer numunelerinin molar Si/Al oranı 2 ila 10 arasında değiştirilip XRD ve FTIR spektroskopi yöntemleri ile analiz edilmiştir. XRD ve FTIR spektroskopi sonuçlarına göre 2 ≤ Si/Al ≤ 6 olan jeopolimerlerin amorf bir karakterde olduğu görülmüş ve kalsiyum içeren fazlar (kalsit ve kalsiyum silikat hidrat) saptanmıştır. 7 ≤ Si/Al ≤ 10 olan jeopolimerlerde ise düzensiz bir jeopolimer yapısı gözlemlenmiş, sodyum silikat hidrat jeli ve sodyum alumina hidrat fazları bulunmuştur. XRD analizinde saptanan bu fazlar ile birlikte diğer kristal fazların varlığı SEM bulgularıyla desteklenmiştir. Molar Si/Al oranının artması sonucu jeopolimerlerin mikroyapısı daha homojen ve daha kristalli bir yapıya bürünmüştür. CFA bazlı jeopolimerlere uygulanan termogravimetrik analiz (TGA) sonucu molar Si/Al oranındaki artışın jeopolimerlerdeki kütle kaybını artırdığı gözlemlenmiştir. Kayıp kütlenin büyük bir kısmı yapıda hapsolmuş yapısal suyun buharlaşmasından ve karbon içerikli malzemelerin ayrışmasından kaynaklanmaktadır.
Özet (Çeviri)
Geopolymers are inorganic polymers that are alternatives to cementitious materials for sustainable construction and building products. In this thesis, metakaolin-red mud- and C type fly ash- (CFA) based geopolymers are synthesized and characterized in detail mainly by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) techniques. In the first part of this thesis, the structure and mechanical performance of red mud (RM)–metakaolin (MK) based geopolymers with varying RM contents (0–40 wt.% RM in RM–MK raw material mixture) are studied by XRD, FTIR, SEM and compressive strength measurements. Systematic addition of RM into geopolymer system resulted in constant loss of intensity and increased broadening of the main features in XRD and FTIR spectra. RM incorporation in this system resulted in a decreasing trend in the compressive strength correlated with the structural changes. The second part of this thesis focused on the structural characteristics of the CFA-based geopolymers. A wide variety of geopolymer compositions were prepared with molar Si/Al ratios between 2 to 10, and these samples were characterized by XRD, FTIR spectroscopy, SEM and thermogravimetric analysis (TGA). XRD and FTIR spectroscopy results indicate that geopolymers with 2 ≤ Si/Al ≤ 6 display amorphous geopolymeric structures involving Ca including components namely calcium silicate hydrate and calcite phases. On the other hand, geopolymers with 7 ≤ Si/Al ≤ 10 display a disordered geopolymer matrix possibly coexisting with sodium aluminosilicate hydrate gel together with sodium aluminum hydride phase. These phases along with crystalline phases observed in the XRD analysis are also verified by the SEM results. SEM results show that the microstructures of geopolymers evolve into a more homogeneous but highly crystalline structure as the molar Si/Al ratio is raised to a value of 10. TGA conducted on CFA-based geopolymer samples revealed that increasing Si/Al molar ratio caused higher weight losses. Most of the weight losses are related to the evaporation of structural water and decomposition of carbonate materials.
Benzer Tezler
- Structural characteristics of borax-metakaolin and borax-fly ash based geopolymer systems
Boraks-metakaolın ve boraks- uçucu kül bazlı jeopolimer sistemlerinin yapısal özellikleri
ÖZNUR CANSU SEÇKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEZEN SOYER UZUN
- Polimerik lif katkılı güçlendirilmiş jeopolimer kompozit malzeme üretimi
Production of polymeric fiber reinforced geopolymer composite material
BURCU KARTAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
KimyaÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiEnerji Kaynakları ve Yönetimi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR CENGİZ
- Pomza ve perlit agregası içeren mineral katkılı taşıyıcı hafif betonların enerji performansı açısından değerlendirilmesi
Evaluation of mineral additives added structural lightweightconcrete containing pumice and perlite aggregates in terms ofenergy performance
SAFA NAYIR
Doktora
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR ERDOĞDU
- Mineral katkıların kendiliğinden yerleşen betonun reolojik, tiksotropik ve geçirimlilik özeliklerine etkisi
Effect of mineral admixtures on rheological, thixotropic and permeability characteristics of self-consolidating concrete
REZA SALEH AHARI
Doktora
Türkçe
2014
İnşaat MühendisliğiEge Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KAMBİZ RAMYAR
YRD. DOÇ. DR. TAHİR KEMAL ERDEM
- Alkalilerle aktive edilmiş yüksek fırın cürufu bağlayıcılı lifli kompozit geliştirilmesi
Development of a fiber reinforced composite with alkali activated ground granulated blast furnace slag
SERDAR AYDIN
Doktora
Türkçe
2010
Mühendislik BilimleriDokuz Eylül ÜniversitesiYapı Malzemesi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT BARADAN