Demir çelik endüstrisi atıkları kullanarak elektromanyetik kalkanlama özelliği bulunan yüksek performanslı geopolimer kaplama malzemesi geliştirilmesi
Development of a high-performance geopolymer tile with electromagnetic shielding properties using iron-steel industry wastes
- Tez No: 958801
- Danışmanlar: PROF. DR. İLKER TEKİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 211
Özet
Bu çalışmada, Demir Çelik endüstrisi atıkları kullanılarak elektromanyetik kalkanlama (EMK) özelliğine sahip yüksek performanslı kaplama malzemesi geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, geopolimer yöntemi kullanılarak Demir Çelik endüstrisi atıkları olan çelikhane cürufu (ÇC), emisyon azaltımını maksimize eden sinter külü (SK), öğütülmüş yüksek fırın cürufu (ÖYFC) ve cam sanayi atığı olan silis tozu (ST) kullanılmıştır. NaOH ve Na2SiO3(aq) aktivatörleri ile SK'nın kullanılması, hem aktive edici bileşenlere destek sağlamakta hem de alkali aktivatörlerin maliyetlerini düşürmektedir. ÇC, ÖYFC, SK ve ST oranlarının optimize edilmesiyle üretilen geopolimer kompozitlerin (GK) fiziksel, mekanik, dayanıklılık, mineralojik ve mikroyapısal özellikleri incelenmiştir. Optimize edilen GK'lerin EMK özelliklerini geliştirmek ve yüksek performans elde etmek amacıyla belirli oranlarda polipropilen lif (PL), pirinç kaplı mikro-çelik lif (ÇL) ve karbon lif (KL) hibrit olarak kullanılmış; bu lif takviyeleriyle presli ve presiz üretimler gerçekleştirilmiştir. Özellikle EMK ve elektriksel özellikleri iyileştirmek amacıyla ikili ve üçlü katmanlar ile farklı kalınlıklarda hibrit GK karo kaplama malzemeleri üretilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, basınç dayanımı 90 MPa, eğilme dayanımı 40 MPa, porozite değeri %11, kapilarite katsayısı yaklaşık %0,17 ve büzülme değeri %0,3 olarak ölçülmüş; ayrıca numuneler asit direnci sağlamıştır. En yüksek elektromanyetik kalkanlama etkinliği, 1 cm kalınlığındaki geopolimer karo içinde %0,5 PL + %2 ÇL + %1 KL hibrit lif takviyesi ile 5800 MHz frekansında 57,54 dB olarak elde edilmiştir. Bu EMK değeri, özellikle Wifi bandı ve 5G gibi elektromanyetik dalgaların yayılımını ve radyasyonun geçişini etkin bir şekilde engelleyerek koruma sağlamaktadır. Bu çalışma, sürdürülebilir atık yönetimi ve çevre dostu malzeme üretimi açısından önemli bir katkı sunmakta olup, geopolimer esaslı karo kaplamaların elektromanyetik kalkanlama, dayanım ve dayanıklılık özellikleri açısından geleneksel seramik karo kaplamalara alternatif oluşturabileceğini göstermektedir. Elektromanyetik özellikler kazandırılarak geliştirilen bu yenilikçi ve çevreci kaplama malzemesi hem yüksek dayanım hem de fonksiyonel koruma sağlayarak ileri mühendislik uygulamaları için potansiyel bir çözüm sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This study aimed to develop high-performance coating material with electromagnetic shielding (EMK) properties using iron and steel industry wastes. Accordingly, the geopolymer method was utilized by incorporating steel slag (ÇC), sinter ash (SK) to maximize emission reduction, ground granulated blast furnace slag (ÖYFC), and silica powder (ST) from the glass industry. The use of SK, a weak activator, in combination with NaOH and Na2SiO3(aq) activators, not only provided additional support to the activating components but also reduced the costs of alkali activators. The physical, mechanical, durability, mineralogical, and microstructural properties of the geopolymer composites (GK) produced by optimizing the proportions of SS, GGBFS, SK, and SP were investigated. To enhance the EMS properties of the optimized GCs and achieve high performance, specific proportions of polypropylene (PL), brass-coated micro-steel (ÇL), and carbon (KL) fibers were hybridized, and both pressed and non-pressed production methods were applied. In particular, hybrid GC tile coating materials were produced in dual and triple layers with varying thicknesses to improve EMK and electrical properties. According to the results, the compressive strength was measured as 90 MPa, flexural strength as 40 MPa, porosity as 11%, sorptivity coefficient as approximately 0,17%, and shrinkage as 0,3%; additionally, the specimens exhibited acid resistance. The highest electromagnetic shielding effectiveness was achieved with a 1 cm-thick geopolymer tile containing 0,5% PL + 2% ÇL + 1% KL hybrid fiber reinforcement, reaching 57,54 dB at a frequency of 5800 MHz. This shielding effectively prevents the propagation of electromagnetic waves and radiation, particularly in the Wi-Fi band and 5G spectrum, ensuring effective protection. This study contributes significantly to sustainable waste management and environmentally friendly material production, demonstrating that geopolymer-based tiles can be an alternative to conventional ceramic tiles in terms of electromagnetic shielding, strength, and durability. The innovative and eco-friendly smart coating material developed with electromagnetic properties offers high strength and functional protection, presenting a potential solution for advanced engineering applications.
Benzer Tezler
- The effects of curing regimes on geopolymer materials produced with iron and steel industry wastes
Demir çelik endüstrisi atıkları kullanılarak üretilen jeopolimer malzemeler üzerinde kür rejimlerinin etkileri
KİNDA ZİAD ALNAHEEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat MühendisliğiKarabük Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER TEKİN
- Elektrik ark ocağı fırını cürufunun karayolu esnek üstyapısı aşınma tabakası için eğilme dayanımı üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of electric arc oven slag on bend resistance for highway flexible superstructure wear layer
BURAK YAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞÜKRÜYE İYİNAM
- Elektrokimyasal Oksidasyon Yöntemi ile Fenol ve 4-klorofenol giderimi
Removal of phenol and 4-chlorophenol by electrochemical oxidation method
DİLEK GÜMÜŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Çevre MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. FERYAL AKBAL
- Kaynak yoğun sektörler arasında endüstriyel simbiyoz yaklaşımı ile akış modellemesi ve optimizasyonu
Modeling and optimization of flows between resource intensive sectors using industrial symbiosis approach
ZEYNEP GÖKÇE YILGIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiTemiz Tükenmez Enerjiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERİH AYDINALP KÖKSAL
- Döner fırınlarda çinko geri kazanımının makine öğrenmesi kullanılarak sınıflandırılması ve regresyon analizi
Classification and regression analysis of zinc recovery in rotary kilns using machine learning
DİDEM KÖFTER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ÇELİK
DR. ÖĞR. ÜYESİ KÜRŞAT MUSTAFA KARAOĞLAN