Ανάπτυξη ελαφροβαρών πυράντοχων γεωπολυμερών υλικών για εφαρμογές πυροπροστασίας υπόγειων κατασκευών

Καπελαρή, Στεργιανή - Βαρβάρα; Kapelari, Stergiani - Varvara

dc.contributor.author	Καπελαρή, Στεργιανή - Βαρβάρα	el
dc.contributor.author	Kapelari, Stergiani - Varvara	en
dc.date.accessioned	2017-11-16T10:14:30Z
dc.date.available	2017-11-16T10:14:30Z
dc.date.issued	2017-11-16
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45930
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7513
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ελαφροβαρές πυράντοχο υλικό	el
dc.subject	Αστικές σήραγγες	el
dc.subject	Μετακαολίνης	el
dc.subject	Γεωπολυμερές	el
dc.subject	Καμπύλη ISO 834	el
dc.subject	Lightweight fireproof material	en
dc.subject	Urban tunnels	en
dc.subject	Metakaolin	en
dc.subject	Geopolymer	en
dc.subject	ISO 834 curve	en
dc.title	Ανάπτυξη ελαφροβαρών πυράντοχων γεωπολυμερών υλικών για εφαρμογές πυροπροστασίας υπόγειων κατασκευών	el
dc.title	Development of lightweight fireproof geopolymer materials for underground fire protection applications	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Τεχνολογία Υλικών	el
heal.classification	Material technology	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-06-30
heal.abstract	Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία ερευνάται η παρασκευή ανόργανου πολυμερούς υλικού με εφαρμογή της τεχνολογίας του γεωπολυμερισμού. Στόχος είναι η παρασκευή ελαφροβαρούς πυράντοχου υλικού, ικανού να ανταποκριθεί σε συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών, όπως αυτών που μπορούν να εμφανισθούν κατά την εκδήλωση πυρκαγιάς σε υπόγειες κατασκευές, όπως οι αστικές σήραγγες. Η επιλογή της κατάλληλης σύνθεσης των πρώτων υλών παρασκευής της αφροποιημένης γεωπολυμερούς πάστας, αλλά και των παραμέτρων ωρίμανσής της (θερμοκρασία και χρονική διάρκεια), έγινε καταρχάς με βάση την βιβλιογραφία, αλλά και μέσω πειραματικών δοκιμών, με στόχο να προκύψει ένα τελικό προϊόν με μικρή πυκνότητα, σχετικά καλή μηχανική αντοχή και πολύ καλή πυραντοχή. Αρχικά επελέγησαν 13 συνθέσεις, που αφορούσαν παρασκευή υλικού χωρίς αφροποιητή, με βάση τον μετακαολίνη, που προέκυψε από θερμική πύρωση εμπορικού καολίνη, και χρήση υδρύαλου νατρίου (water-glass Na) και καυστικού νατρίου για την παρασκευή του αλκαλικού ενεργοποιητή. Με βάση αυτές τις συνθέσεις παρασκευάστηκε γεωπολυμερής πάστα και ακολούθησε η ωρίμανσή της σε επιλεγμένη θερμοκρασία και για συγκεκριμένη διάρκεια με στόχο τη δημιουργία 13 δοκιμίων. Μετά από κατάλληλες παρατηρήσεις, μετρήσεις και αναλύσεις (μέθοδος XRD και FTIR), πριν και μετά την πύρωση των παρασκευασθέντων δοκιμίων σε υψηλή θερμοκρασία (1000 oC για 2 hrs), αποφασίστηκε η βέλτιστη σύνθεση παρασκευής της γεωπολυμερούς πάστας (38,94% μετακαολίνης, 4,81% NaOH, 6,84% H2O, 49,41% υδρύαλος Na). Στη συνέχεια έγιναν οι δοκιμές παρασκευής αφροποιημένου υλικού, για 3 διαφορετικές περιεκτικότητες σε αφροποιητικό υλικό (υπεροξείδιο υδρογόνου) και συγκεκριμένα για 0,1%, 0,5% και 2%. Ακολούθησαν οι κατάλληλες παρατηρήσεις, αναλύσεις και φυσικές μέθοδοι χαρακτηρισμού, πριν και μετά την πύρωση των παρασκευασθέντων δοκιμίων σε υψηλή θερμοκρασία (1000 oC για 2 hrs) και αποφασίστηκε η κατάλληλη περιεκτικότητα σε υπεροξείδιο του υδρογόνου (0,5%). Για τις τελικές μετρήσεις και με βάση την επιλεγμένη σύνθεση και τις συνθήκες ωρίμανσης, παρασκευάσθηκαν: 4 κυβικά δοκίμια (2 compact και 2 foamed), ώστε να πραγματοποιηθεί έλεγχος της μηχανικής αντοχής του υλικού 2 πλάκες (compact και foamed) για τον έλεγχο της πυραντοχής τους σε κατάλληλο φούρνο με βάση την καμπύλη ISO 834. Στην αφροποιημένη πλάκα μετρήθηκε και η θερμική αγωγιμότητα. Συμπερασματικά:  Το αφροποιημένο γεωπολυμερές που παρασκευάστηκε διαθέτει: • αρκετά χαμηλή πυκνότητα 865 Kg/m3 • πολύ μικρή θερμική αγωγιμότητα 0,0762 W/m•K • ανεκτή μηχανική αντοχή.2,15 MPa  Το ίδιο υλικό στον έλεγχο πυραντοχής παρουσίασε καλή θερμομονωτική ικανότητα και ακεραιότητα για χρονικό διάστημα περίπου 60 min. Το αντίστοιχο συμπαγές δοκίμιο παρουσίασε καλή θερμομόνωση και ακεραιότητα για χρονικό διάστημα λίγο μεγαλύτερο των 110 min. Για αυτόν τον λόγο παρασκευάστηκε και αφροποιημένο δοκίμιο σε μορφή πλάκας αλλά με περιεκτικότητα σε H2O2 0,1% και υποβλήθηκε επίσης σε δοκιμασία παθητικής πυροπροστασίας με βάση την καμπύλη ISO-834. Το συγκεκριμένο δοκίμιο παρουσίασε καλή θερμομονωτική ικανότητα και ακεραιότητα για 95 λεπτά περίπου.	el
heal.abstract	In this postgraduate thesis we investigate the preparation of inorganic polymeric material by application of the geopolymerization technology. The aim is to produce lightweight fireproof material capable of resisting to high temperature conditions, such as those that may occur in a fire event in underground structures such as urban tunnels. The appropriate amount of raw materials for preparing the geopolymer paste and also the curing parameters of this paste (temperature and time duration), was based on the literature and decided after experimental testing in order to obtain a low density product with good resistance to high heat loads. Initially, 13 compositions were selected for the preparation of non-foaming material based on metakaolin, derived from commercial kaolin thermal calcination and use of water-glass Na and sodium hydroxide for the preparation of the alkaline activator. Based on each of these compositions, a geopolymer paste was prepared and matured at a selected temperature and for a specific duration to produce 13 specimens. After appropriate observations and physical analysis (XRD and FTIR) on each specimen (before and after calcination - 1000 oC for 2 hrs -), the optimum composition of the geopolymer paste was decided (38.94% MKC, 4.81% NaOH, 6.84% H2O, 49.41% water glass Na). Thereafter specimens of the foaming material were prepared for 3 different levels of foaming material (hydrogen peroxide), namely 0.1%, 0.5% and 2%. Appropriate observations and physical characterization methods were followed on each foamed specimen (before and after calcination - 1000 oC for 2 hrs -) in order to determine the appropriate hydrogen peroxide percentage in the paste (0,5%). Finally, based on the selected compositions and curing conditions, were prepared: 4 cubic specimens (2 compact and 2 foamed), for testing the mechanical strength of the material. 2 plate-shaped specimens (compact and foamed) for fire resistance testing in accordance with ISO 834 curve. In the foamed plate-shaped specimen, thermal conductivity was measured also. Concluding, the prepared foamed geopolymer:  Has low density 865 Kg/m3  Very low thermal conductivity 0,0762 W/m•K  Tolerable mechanical strength 2,15 MPa.  During the fire resistance test exhibited good thermal insulation capacity, and integrity for a little more than 60 minutes, when the corresponding solid specimen showed good thermal insulation and integrity for a little more than 110 min. For this reason a foamed plate was prepared but with a H2O2 content of 0.1% and subjected to a passive fire protection test based on the ISO-834 curve. This specimen exhibited good thermal insulation and integrity for about 95 minutes	en
heal.advisorName	Χατζηθεοδωρίδης, Ηλίας	el
heal.committeeMemberName	Χατζηθεοδωρίδης, Ηλίας	el
heal.committeeMemberName	Κόλλια, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Μανωλάκος, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	133 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true