Activation of aluminosilicate materials
Alüminosilicat malzemelerin activasyonu
- Tez No: 658444
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ALİ GÜLGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tamamlayıcı Çimentolu Malzemeler (SCM'ler), karbondioksit üretimini ve fosil yakıt tüketimini azaltmak için Sıradan Portland Çimentosunun (OPC) uygun kısmi ikamesidir. Bu nedenle, yeterli miktarda kil içeren şist tipi malzemeler ümit verici ikamelerdir. Şist tipi işlenmemiş tozlar kil, feldispat, karbonat ve bazı küçük kimyasal fazlar içerir. Son çalışmalar, saf kalsine kil materyallerinin (kaolinit) etkinliğini çimento için uygun bir kısmi ikame olarak tanımladı. Bu çalışma, şist tipi malzemelerin, çimentonun kısmi ikamesi için daha erişilebilir bir kaynak olarak aktive edilip kullanılmasını araştırmakta ve göstermektedir. Ayrıca SCM ikameli OPC'nin puzolanik reaksiyonlarında kalsine kalsiyum karbonatların olumlu etkisi de bu çalışmada gösterilmiştir. Aktif karbonatlar, puzolanik reaksiyonların hızlandırılmasında ve daha fazla Kalsiyum Alümino Silikat Hidrat (CASH) oluşumunda etkili olmuştur. Çeşitli tip ve miktarlarda kil içeren beş şist minerali ilave kalsit ile mineralojik olarak zenginleştirilmiştir. Toplam karbonat miktarı, kaynağın ağırlıkça %15, %22.5 ve %30'una ayarlandı. İşlenmemiş ve miktarı arttırılmış kaynaklar, termal veya mekanik bir aktivasyon süreciyle etkinleştirildi. Şist tipi malzemeler için uygun aktivasyon yöntemi, faz bileşenlerine ve kil ve feldispat kısmına bağlıdır. Termal aktivasyon, ısıl işlem ve hava ile hızlı soğutma potansiyellerinin % 80, % 100 ve% 110'una kadar bir kalsinasyon işlemi içerir. Bu çalışma, aktifleştirilebilir alüminosilikat ve karbonat fazlarını de-stabilize etmek için gerekli olan enerji miktarını hesaplayarak spesifik şist için verimli bir kalsinasyon işleminin tasarlanabileceğini öne sürmektedir. Aktif bileşenlerin faz içeriği ve dekompozisyon davranışı Termo Gravimetrik Analiz (TGA), X Işını Kırınımı (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelendi. Harmanlanmış çimento macunu numuneleri, ağırlıkça OPC'nin %30'unu aktifleştirilmiş şist SCM'leri ile değiştirerek hazırlanmıştır. Bu karışımdan elde edilen çimento macunu numuneleri 2, 7, 28, 50 ve 90 gün süreyle su ile reaksiyona bırakıldı. Numunelerin mekanik dayanımı, belirlenen kürleme süreleri sonunda bastırma testi ile ölçülmüştür. Aktifleştirilmiş kalsiyum takviyeli SCM'lerle hazırlanan çimento macunu, saf OPC'lerin basınç dayanımlarının %90'ından daha iyi olan mukavemet değerlerine ulaştı.
Özet (Çeviri)
Supplementary Cementitious Materials (SCMs) are the proper partial substitute for Ordinary Portland Cement (OPC) to reduce the production of carbon dioxide and fossil fuel consumption. Sufficient clay containing schist type materials, therefore, are promising substitutes. The schist-type raw powders contain clays, feldspars, carbonates, and some minor chemical phases. Recent studies described the effectiveness of pure calcined clay materials (kaolinite) as a proper partial replacement for cement. This study explores and illustrates the possibility of activating and using schist type materials as a more accessible source for partial replacement of cement. Furthermore, the positive effect of calcined calcium carbonates in the pozzolanic reactions of SCM substituted OPC was also illustrated in this study. Activated carbonates were effective in accelerating the pozzolanic reactions and forming additional Calcium Alumino Silicate Hydrate (CASH). Five schist minerals containing various types and amounts of clays were mineralogically augmented with additional calcite. The total carbonate amount was adjusted to 15, 22.5, and 30 wt% of the resource. Virgin and augmented resources were activated through a thermal or mechanical activation process. The proper activation method for schist type materials depends on their phase composition and the portion of clay and feldspar. The thermal activation includes a calcination process up to 80%, 100%, and 110% of the respective potentials by heat treatment and air quenching. This study claims that an efficient calcination process for specific schist can be designed by calculating the amount of energy that is needed for de-stabilizing the activatable aluminosilicate and carbonate phases. Phase content and decomposition behavior of the active components were investigated by Thermo Gravimetric Analysis (TGA), X-Ray Diffraction (XRD), and Scanning Electron Microscopy (SEM). Blended cement paste samples were prepared with 30 wt% replacement of OPC by activated schist SCMs. Cement paste samples from this blend were hydrated for 2, 7, 28, 50, and 90 days. The mechanical strength of the samples was measured at the end of the determined curing times by compression testing. Cement paste prepared with activated calcium augmented SCMs reached strength values that are better than 90% of the compressive strength of pure OPC.
Benzer Tezler
- Synthesis of zeolite 4A and zeolite 13X from locally available raw materials by thermal activation methods
Zeolit 4A ve zeolit 13X'in yerel ve doğal kaynaklardan termal aktivasyon yöntemleri ile sentezlenmesi
SALİH KAAN KİRDECİLER
Doktora
İngilizce
2022
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. BURCU AKATA KURÇ
PROF. DR. HAYRETTİN YÜCEL
- Improvement of microstructural properties of low-activity mineral additives using mechanochemical process
Düşük aktiviteli mineral katkıların mikroyapısal özelliklerinin mekano-kimyasal aktivasyon işlemleri ile iyileştirilmesi
MERVE SÖNMEZ TUĞLUCA
Doktora
İngilizce
2025
İnşaat MühendisliğiHacettepe Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
- Development of geopolymer concretes with construction demolition waste
İnşaat yıkıntı atığı içeren jeopolimer beton tasarımlarının geliştirilmesi
EMİRCAN ÖZÇELİKCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiHacettepe Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
- Experimental behaviour of shear-critical beams produced from geopolymer concrete
Jeopolimerik betondan imal edilmiş kesme kritik kirişlerin deneysel incelenmesi
SERTAÇ UÇAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
İnşaat MühendisliğiHacettepe Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER ALDEMİR
- Development of low alkalinity activated construction and demolition waste based geopolymer binder systems for 3D printing application
Üç boyutlu baskı uygulaması için düşük alkalinite ile aktive edilmiş inşaat ve yıkıntı atığı esaslı jeopolimer bağlayıcılı sistemlerin geliştirilmesi
HÜSEYİN İLCAN
Doktora
İngilizce
2024
İnşaat MühendisliğiHacettepe Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN